Обтюратор (оптика)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Обтюра́тор (фр. obturateur, от лат. obturo — закрываю) — механическое устройство для периодического перекрывания светового потока. Представляет собой вращающийся секционированный диск, конус, цилиндр либо двигающуюся возвратно-поступательно шторку. Обтюраторы используются в кинопроекторах, киносъёмочных, кинокопировальных аппаратах, модуляционных радиометрах инфракрасного диапазона и других оптико-механических и фотоэлектрических приборах. В инфракрасных радиометрах обтюратор также может выполнять дополнительные функции, например, в закрытом состоянии — быть источником опорного излучения.

В киносъёмочном аппарате обтюратор выполняет ту же роль, что и затвор в фотоаппарате. Подвижная часть обтюратора содержит прозрачные и непрозрачные участки, которые попеременно располагаются на пути светового потока. Работа обтюратора синхронизируется со скачковым механизмом таким образом, чтобы киноплёнка оставалась неподвижной от начала открытия обтюратора до его полного закрытия[1].

Принцип действия обтюратора в киносъёмочном аппарате

Угол раскрытия и коэффициент обтюрации[править | править вики-текст]

Главной характеристикой обтюратора считается угол раскрытия, равный углу секторного выреза однолопастного или сумме углов всех вырезов многолопастного обтюратора[1]. Угол раскрытия определяет выдержку при съемке. , где  — частота киносъёмки,  — число лопастей обтюратора[2].

Иногда, основной характеристикой обтюратора считают коэффициент обтюрации , то есть отношение длительности открытого состояния (выдержки) к периоду смены кадра.

Таким образом, в киносъёмочном аппарате сочетание частоты киносъёмки и угла раскрытия обтюратора определяет выдержку, которую получает светочувствительная киноплёнка во время экспозиции. Существуют кинокамеры с изменяемым углом раскрытия обтюратора, что позволяет регулировать выдержку при съёмке. Киносъёмочные аппараты, оснащённые таким обтюратором, пригодны для комбинированных съёмок.

При кинопроекции для того, чтобы зритель не замечал мерцания от работающего обтюратора, на нем предусмотрены холостые лопасти, дополнительно перекрывающие световой поток во время неподвижного положения киноплёнки в кадровом окне[3]. Это увеличивает частоту мерцаний сверх физиологического порога заметности[4]. В звуковых кинопроекторах обтюратор имеет одну холостую лопасть, что обеспечивает частоту мерцаний 48 Гц. В немых кинопроекторах, рассчитанных на частоту кинопроекции 16 кадров в секунду, обтюратор имел две холостые лопасти[5].

Передача движения[править | править вики-текст]

Кроме выдержки, от угла раскрытия обтюратора зависит передача плавности движения на экране. Смаз быстро движущегося изображения при большом угле раскрытия, уменьшает прерывистость движения на экране[6]. В то же время, если угол раскрытия обтюратора достаточно мал, даже при съемке быстро движущихся объектов они получаются резкими, что при просмотре на экране создает неприятное ощущение дробности — стробированности изображения, особенно заметное на большом экране, когда задействуется малоинерционное периферическое зрение. Также, при уменьшении угла раскрытия, становится заметнее стробоскопический эффект. Поэтому, уменьшение угла раскрытия обтюратора применяется в основном, в сценах с неподвижными объектами или с небольшим темпом движения, главным образом, для создания кинематографических эффектов. Также уменьшение угла раскрытия обтюратора применяется при технических и специальных съемках быстропротекающих процессов. В некоторых случаях слишком короткая выдержка может быть использована как художественный приём: оператор-постановщик Януш Каминский намеренно уменьшил угол раскрытия обтюратора до 45° при съёмке боевых сцен фильма «Спасти рядового Райана», добившись тем самым ощущения нереальной чёткости движений и взрывов[7].

«Тяга обтюратора»[править | править вики-текст]

Нарушение синхронизации обтюратора со скачковым механизмом в кинопроекторе приводит к неприятному эффекту в виде дрожания изображения на экране. На профессиональном жаргоне киномехаников это явление называется «тяга обтюратора» и должно быть немедленно устранено регулировкой приводов. Такая же неисправность киносъёмочного аппарата вызывает неустранимый брак, когда света́ изображения прочерчивают вертикальные «шлейфы» из-за движения киноплёнки в момент экспозиции. Некоторые кинематографисты используют этот эффект для получения иллюзии съёмки ручной хроникальной камерой, например в боевых эпизодах исторических кинокартин. При этом эффект смазки тщательно регулируется, чтобы изображение не выглядело бракованным, а лишь слегка удлиняло блики по ходу киноплёнки. Дозированная «тяга обтюратора» использована создателями фильмов «Цельнометаллическая оболочка» и «Спасти рядового Райана» в некоторых батальных сценах[7].

Зеркальный обтюратор[править | править вики-текст]

После Второй мировой войны в большинстве киносъемочных аппаратов получил распространение сопряженный визир с зеркальным обтюратором[8]. Плоскость дискового обтюратора таких аппаратов располагается под углом 45° к оптической оси объектива, причем, поверхность обтюратора, обращенная к объективу, покрывается зеркальным слоем[9][10]. Поэтому при перекрытии кадрового окна весь световой поток от объектива направляется обтюратором на плоскую матовую поверхность плоско-выпуклой коллективной линзы, расположенной перпендикулярно плоскости киноплёнки[11]. Таким образом, на матовой поверхности коллектива получается изображение, идентичное тому, которое получается в кадровом окне на поверхности киноплёнки при открытом обтюраторе. Принцип действия визира, построенного на основе зеркального обтюратора, аналогичен видоискателю однообъективного зеркального фотоаппарата.

Это позволяет производить фокусировку и кадрирование по матовому стеклу с высокой точностью, не зависящей от фокусного расстояния объектива. Кроме того, такой видоискатель полностью лишён параллакса и позволяет визуально контролировать глубину резко изображаемого пространства. Поле зрения, отображаемое сопряжённым визиром с зеркальным обтюратором, точно совпадает с полем зрения любого съёмочного объектива, позволяя без ограничений пользоваться сменной оптикой и вариообъективами. Появление зеркального обтюратора до такой степени изменило технологию работы кинооператора, что камеры, не оснащённые им, стали называть «слепыми»[12].

В сложных киносъёмочных аппаратах зеркальный обтюратор работает совместно с дисковым или коническим, обеспечивающими более полное перекрытие кадрового окна и предотвращающими подсветку при остановленном механизме. Кроме того, кинематическая схема с двумя обтюраторами применяется для обеспечения переменного угла раскрытия.

Цветоделение обтюратором[править | править вики-текст]

В некоторых ранних системах цветного кинематографа дисковый обтюратор применялся для цветоделения. Для этого в его прозрачные сектора монтировались цветные светофильтры. При вращении такого обтюратора, который чаще всего был двухлопастным, соседние кадры киноплёнки экспонировались через светофильтры разного цвета и были пригодны для получения цветоделённого негатива. При демонстрации полученного фильма использовался такой же обтюратор и цветоделённые кадры позитива проецировались через участок обтюратора соответствующего цвета, создавая зрительное ощущение цветного изображения. Такой принцип цветоделения использовался, например, в системе «Кинемаколор»[13], распространённой в Европе в начале XX века. В СССР этот же принцип использовался в экспериментальной технологии «Спектроколор». В настоящее время подобная технология цветоделения применяется в цифровых кинопроекторах.

Электронный обтюратор[править | править вики-текст]

Современные видеокамеры, использующие в качестве преобразователя света в видеосигнал фотоматрицы, обладают возможностью регулирования выдержки временем считывания зарядов, что функционально совпадает со свойствами механического обтюратора. Некоторые производители видеокамер называют эту функцию «электронным обтюратором» (англ. Electronic shutter). Так же, как и у традиционного обтюратора, у электронного время выдержки влияет на передачу плавности движения и при малых выдержках быстрое движение передается дробно, что неприятно для зрителя. Цифровые кинокамеры, приходящие на смену пленочным, не оснащаются механическим обтюратором. Его функцию регулировки угла раскрытия выполняет электронный аналог, интегрированный в систему управления матрицей. Однако некоторые модели цифровых кинокамер[14] все же оснащаются механическим обтюратором, для предотвращения появления артефактов движения, порождаемых КМОП-матрицами, нуждающимися в физическом перекрытии светового потока на момент считывания заряда. Кроме того, использование механического зеркального обтюратора позволяет сохранить наличие оптического сквозного визира.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Сим. Р. Барбанель, Сол. Р. Барбанель, И. К. Качурин, Н. М. Королёв, А. В. Соломоник, М. В. Цивкин. Кинопроекционная техника / С. М. Проворнов. — 2-е изд.. — М.,: «Искусство», 1966. — 636 с.
  • Е. М. Голдовский. Кинопроекция в вопросах и ответах. — М.,: «Искусство», 1971. — 220 с.
  • Е. М. Голдовский. Основы кинотехники / Л. О. Эйсымонт. — М.,: «Искусство», 1965. — 636 с.
  • О. Ф. Гребенников. Киносъёмочная аппаратура / С. М. Проворнов. — Л.,: «Машиностроение», 1971. — 352 с. — 9000 экз.
  • О. Ф. Гребенников. Глава III. Временны́е и пространственно-временны́е преобразования изображения // Основы записи и воспроизведения изображения / Н. К. Игнатьев, В. В. Раковский. — М.,: «Искусство», 1982. — С. 105—160. — 239 с.
  • Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 214, 215. — 447 с.
  • Дмитрий Масуренков Киноаппарат «Родина» (рус.) // «Техника и технологии кино» : журнал. — 2008. — № 1. — С. 18—21.
  • Саломатин С. А., Артишевская, И. Б., Гребенников О. Ф. 1. Профессиональная киносъёмочная аппаратура и тенденции её развития в СССР // Профессиональная киносъёмочная аппаратура / Т. Г. Филатова. — 1-е изд. — Л.: Машиностроение, 1990. — С. 4—36. — 288 с. — ISBN 5-217-00900-4.