Кинопроектор

Четыре фазы работы кинопроектора с двухлопастным обтюратором

Кинопроектор осуществляет проекцию движущегося изображения на экран при помощи последовательной проекции неподвижных кадриков, отснятых на киноплёнке или отпечатанных на фильмокопии[1]. Для этого перфорированная киноплёнка прерывисто передвигается в фильмовом канале мимо кадрового окна при помощи скачкового механизма. В большинстве кинопроекторов, рассчитанных на киноплёнку формата 35-мм и более, в качестве скачкового применяется мальтийский механизм[3][4]. В узкоплёночных проекторах наибольшее распространение получил грейферный. Стандартная частота кинопроекции звукового фильма — 24 кадра в секунду.

Для предотвращения смазывания изображения на экране в момент передвижения плёнки в фильмовом канале применяется обтюратор, перекрывающий световой поток от осветительной системы[1]. Все звуковые кинопроекторы оснащаются двухлопастным обтюратором, одна из лопастей которого — холостая[5]. Она необходима для увеличения частоты мерцания изображения на экране до 48 герц, превышающей порог человеческого восприятия[6]. В немом кинематографе стандартная частота проекции составляла 16 кадров в секунду, поэтому обтюраторы немых проекторов — трёхлопастные, с двумя холостыми лопастями[7]. На рисунке обозначены четыре фазы совместной работы конического двухлопастного обтюратора (вверху) и мальтийского механизма (внизу). Из схемы понятно, что одна из лопастей обтюратора перекрывает световой поток во время неподвижного положения киноплёнки в кадровом окне.

В отличие от фильмового канала, в остальных частях лентопротяжного тракта киноплёнка движется непрерывно, и для предотвращения её обрыва перед фильмовым каналом и после него киноплёнка делает петли у тянущего и задерживающего барабанов. Тянущий барабан сматывает киноплёнку с подающей бобины, после чего она попадает в фильмовый канал, где прерывисто передвигается скачковым механизмом. После фильмового канала, делая петлю, плёнка попадает на задерживающий барабан и с него — в звукочитающую систему на гладкий барабан, сглаживающий колебания скорости киноплёнки. После звукочитающей системы фильм попадает на приёмную бобину, которая для равномерной намотки киноплёнки оснащена фрикционом.

Осветительно-проекционная система

Осветительно-проекционная система без конденсора и с теплофильтром

Осветительно-проекционная система кинопроектора состоит из проекционного объектива, источника света и оптических элементов: конденсора, отражателя, контротражателя и теплофильтра[12]. В качестве источника света в кинопроекторах используются лампы накаливания или ксеноновые лампы[13] сверхвысокого давления[* 2]. До распространения ксеноновых ламп в профессиональных проекторах использовалась угольная дуга интенсивного горения. Угольной дугой или ксеноновыми лампами могут оснащаться только стационарные кинопроекторы, поскольку такие источники света требуют наличия централизованной вытяжной вентиляции, подключаемой к каждому кинопроектору, так как эти лампы при работе производят много тепла и озон.

Главные задачи осветительной системы заключаются в создании максимальных светового потока и равномерности освещённости экрана, а также спектрального состава излучения, близкого к дневному свету[12]. От мощности осветительной системы зависит максимальный размер экрана кинозала и яркость изображения, видимая зрителями, поэтому световой поток кинопроектора считается одной из важнейших характеристик. В зависимости от источника света применяются три основных типа осветительных систем: конденсорная с отражателем (с лампами накаливания), без конденсора с одним отражателем (с угольной дугой) и с эллипсоидным отражателем и сферическим контротражателем для ксеноновых ламп[12]. В кинопроекторах с мощным источником света в осветительной системе применяется интерференционный теплофильтр, отводящий от киноплёнки значительную часть теплового инфракрасного излучения, уменьшая её нагрев. Первые кинофильмы печатались на киноплёнке с основой из нитроцеллюлозы, обладающей высокой износостойкостью. Но в то же время, такая киноплёнка была чрезвычайно горюча и даже взрывоопасна. Поэтому кинопроекторы первой половины XX века оснащались сложной противопожарной системой[14]. Бобины с фильмом закрывались в огнеупорные противопожарные боксы, как и весь лентопротяжный тракт герметичной конструкции. Осветительная система оснащалась автоматической противопожарной заслонкой, падающей перед кадровым окном при случайной остановке или обрыве. В 1940-х годах большинство стран отказались от киноплёнки из нитроцеллюлозы, заменив её триацетатной. Последняя обладала более низкой износоустойчивостью, но относительно безопасна в пожарном отношении[15]. Это упростило лентопротяжный тракт кинопроекторов, но противопожарная заслонка осталась в их конструкции до последнего времени[* 3]. Например, самый массовый советский кинопроектор 23КПК, рассчитанный на показ обычных и широкоэкранных фильмокопий, оснащался автоматической противопожарной заслонкой АЗП-4, падающей между ксеноновой лампой и обтюратором в случае останова, обрыва плёнки или отключения электроэнергии.

Мощный световой поток, направляемый осветительной системой в кадровое окно, позволяет проекционному объективу строить на экране сильно увеличенное изображение высокой яркости. Объективы, применяемые в кинопроекторах, принципиально не отличается от используемых в других типах проекционных устройств. В стационарных кинопроекторах используются сменные объективы, часто устанавливаемые в поворотной турели. Для демонстрации анаморфированных фильмов применяются анаморфотные насадки, устанавливаемые перед объективом[12]. Насадки могут быть как линзовыми, так и с использованием цилиндрических зеркал.

Звукочитающая система

Фильмокопия с тремя разновидностями оптической фонограммы: аналоговой Dolby SR переменной ширины и двумя цифровыми: SDDS и Dolby Digital. Для фонограммы DTS на отдельном диске между аналоговой фонограммой и изображением впечатан временной код

В большинстве кинопроекционных аппаратов, в том числе и современных, используется фотоэлектрическая система чтения оптических фонограмм. Такие звукоблоки делятся на системы с «прямым» и «обратным» чтением. При «прямом» чтении лампой накаливания и специальным микрообъективом создаётся узкая звукочитающая щель, которая освещает равномерно движущуюся мимо неё фонограмму. При «обратном» чтении создаётся равномерно освещённый участок фонограммы, проецируемый так же микрообъективом на механическую щель перед фотоэлементом[16]. Колебания интенсивности света, возникающие на щели за счёт переменной ширины или плотности фонограммы, преобразуются фотоэлементом в переменное напряжение, которое затем усиливается звуковоспроизводящей системой или декодируется при помощи ЦАП.

В настоящее время кинопроекторы оснащаются оптическими звукочитающими системами («ридерами»), считывающими цифровые оптические фонограммы SDDS и Dolby Digital, печатаемые на фильмокопиях вместе с аналоговой фонограммой переменной ширины Dolby SR[17]. Большинство дистрибьюторов с начала 2000-х годов используют при печати фильмокопий так называемую «циановую» фонограмму, состоящую только из голубого красителя киноплёнки, а не из серебра[18]. Такие фонограммы наиболее контрастны для красного света, поэтому, для их считывания требуется специальный звукоблок с красным светодиодом[18]. В последнее время приобретает популярность использование лазерных считывателей фонограммы. Цифровые звукоблоки также могут дополнительно устанавливаться в кинопроекторы, оснащённые устаревшей звукочитающей системой[19].

Определённый период развития звука в кино связан с широким распространением магнитных фонограмм, наносимых на киноплёнку широких форматов. Однако, со временем от них отказались из-за недолговечности и трудностей обслуживания[* 4]. Воспроизведение магнитной фонограммы требует применения стабилизатора скорости более сложной конструкции, состоящего из двух гладких барабанов, на валах которых насажены маховики, а также двух натяжных подпружиненных роликов и демпфера[12]. Вместо фотоэлемента и лампы в такой звукочитающей системе используются магнитные головки, воспроизводящие магнитную фонограмму, нанесённую на киноплёнку. Наибольшего совершенства такие магнитные звукочитающие системы получили в широкоформатном кинематографе, фильмокопии которого обладают шестиканальной магнитной фонограммой.

Некоторые кинематографические системы не предусматривают печать совмещённых фильмокопий, содержащих одновременно изображение и фонограмму. Звук в таких системах воспроизводится с отдельного носителя. Например, система IMAX изначально рассчитана на применение фонограммы на отдельной плёнке[* 5]. Поэтому кинопроекторы таких форматов не оснащаются звукочитающим блоком. Система цифрового звука DTS также предусматривает отдельный носитель фонограммы — компакт-диск. Синхронизация звука с изображением в этом случае, так же, как в системе IMAX, осуществляется при помощи временно́го кода, отпечатанного рядом с аналоговой звуковой дорожкой на киноплёнке[20].

Звукочитающая система кинопроектора не является конечным устройством звуковоспроизведения, поскольку выдаёт лишь слабый аналоговый или цифровой сигнал, который нуждается в декодировании и усилении. Это происходит в других устройствах, получающих звуковую информацию от кинопроектора — звуковых процессорах[18].

Основным принципом классификации кинопроекторов является ширина используемой киноплёнки. Кроме того, кинопроекторы могут быть любительскими и профессиональными. Последние, в свою очередь, разделяются на передвижные и стационарные. Если передвижные кинопроекторы, несмотря на большую массу и габариты, могут быть относительно быстро установлены в любом помещении, пригодном для кинопоказа, то стационарные требуют кроме специальной станины, мощный источник электропитания, систему вытяжной вентиляции и в некоторых случаях даже подключение к городским коммуникациям, таким как водопровод и канализация из-за применения жидкостного охлаждения деталей. Кроме того, стационарные кинопроекторы пригодны для работы с устройствами автоматизации кинопоказа и высококачественной системой воспроизведения многоканального звука. Звуковая система передвижных кинопроекторов, как правило состоит из портативного усилителя и одного громкоговорителя.

• 
  Двухформатный кинопроектор «Меоптон» (ЧССР)
• 
  Передвижной 35-мм кинопроектор «КН-20А» (СССР)
• 
  16-мм немой кинопроектор
  «УП-2» (СССР, 1941)
• 
  16-мм кинопроектор «А164-А» для киностудий (СССР)
• 
  16-мм кинопроектор в салоне самолёта (Швейцария)

Узкоплёночные кинопроекторы форматов 16-мм и менее в отличие от аналогичной аппаратуры для более широких киноплёнок рассчитаны на ход киноплёнки эмульсией к объективу. Это объясняется тем, что узкие киноплёнки изначально разрабатывались для любительского кинематографа, и не рассчитаны на копирование[21]. Контактная печать, доминирующая в профессиональном кинематографе, предусматривает соприкосновение негатива с позитивной киноплёнкой эмульсионными слоями, необходимое для получения резкого изображения. При зарядке полученного фильма в кинопроектор так же, как в киносъёмочном аппарате — эмульсией к объективу — на экране будет получено зеркально перевёрнутое изображение снятой сцены. Наиболее распространённые технологии кинопроизводства предусматривают не прямую печать с негатива, а дополнительное контратипирование, но и в этом случае количество промежуточных копий почти всегда остаётся чётным, сохраняя «классическую» ориентацию кадра. Поэтому во всех кинопроекторах «профессиональных» форматов киноплёнка обращена к объективу подложкой[22].

Узкоплёночные киносистемы рассчитаны на работу с обращаемой киноплёнкой, не требующей печати. Поэтому её ход в кинопроекторе совпадает с расположением в кинокамере. Фильмокопии таких форматов печатались оптическим способом через подложку позитивной плёнки, обеспечивая на экране прямое (конгруэнтное) изображение[23]. В некоторых случаях возможна контактная печать также через подложку направленным светом, но резкость при этом снижается. В настоящее время любительские и передвижные кинопроекторы практически не применяются из-за повсеместного распространения видеозаписи. Современные кинотеатры оснащаются только профессиональными стационарными кинопроекторами.

Для демонстрации стандартными кинопроекторами пригодны фильмокопии, отпечатанные в прокатных форматах, среди которых наибольшее распространение получили форматы на киноплёнке 35-мм.

В СССР на такой киноплёнке существовали три основных формата: «обычный», «широкоэкранный» и «кашетированный». Эти форматы отличались соотношением сторон экрана, определявшим зрелищность киносеанса. В международной практике наибольшее распространение получили аналогичные форматы, отличающиеся от отечественных лишь незначительно. Для кашетированных форматов разница заключается в доминирующем соотношении сторон, которое в Европе, как и в СССР составляло 1,66:1, в то время, как в США наибольшее распространение получил стандарт 1,85:1. Использование 35-мм киноплёнки даёт возможность показа фильмокопии практически в любом кинотеатре, поскольку 35-мм кинопроекторы наиболее распространены во всём мире. Широкоформатные фильмы, получившие широкое распространение в конце 1960-х годов, требуют специальных кинопроекторов, с другим лентопротяжным трактом и осветительной системой. Для обеспечения универсальности, большинство широкоформатных кинопроекторов (например, отечественные «КП15-А» и «КП30-А») проектировались, как двухформатные, то есть пригодные для демонстрации фильмов на 70-мм и на 35-мм киноплёнках[24].

Это достигалось использованием двухвенцовых зубчатых барабанов и фильмовых каналов специальной конструкции со сменными кадровыми рамками. Такие зубчатые барабаны имели 4 ряда зубьев на венцах разного диаметра. Два внешних ряда предназначались для широкоформатных фильмов, два внутренних меньшего диаметра — для 35-мм киноплёнки[25]. Несмотря на свою универсальность, широкоформатные кинопроекторы в конце 1990-х стали вытесняться из кинопроката цифровыми кинопроекторами, в то время, как 35-мм кинопроекторы до сих пор находятся в эксплуатации, особенно в провинциальных кинотеатрах. Возросшее за последние десятилетия фотографическое качество киноплёнок позволяет отказаться от широкоформатного кино, дорогого в производстве. Система IMAX составляет исключение, поскольку обладает недоступной для других киноформатов информационной ёмкостью и обеспечивает наилучшее качество кинопоказа на гигантских экранах. 70-мм киноплёнка до сих пор используется в кинопроекторах IMAX, поскольку качество изображения с неё недостижимо для современных цифровых кинопроекторов, использующихся в сети цифровых кинотеатров этой системы[26].

Для сельских кинопередвижек и учебного кинопоказа в школах и техникумах использовались, главным образом, 16-мм кинопроекторы, простые в обслуживании и не требующие стационарной установки. Однако, после появления в свободной продаже видеомагнитофонов, такие форматы кино, так же как и любительские 8-мм перестали быть востребованы вследствие сопоставимого с видео качества изображения. Современные проигрыватели оптических видеодисков позволяют получать изображение, сопоставимое по качеству с кинотеатральным. Поэтому, узкоплёночные кинопроекторы в настоящее время практически не применяются.

Для обеспечения непрерывного показа полнометражных кинофильмов в кинотеатрах используется два или несколько одинаковых кинопроекторов, каждый из которых называется «постом». Пока один пост кинопроекции занят показом одной части кинофильма, другой заряжается следующей.

Современные кинотеатры, работающие по плёночной технологии, используют бесперемоточные устройства — платтеры — которые позволяют устанавливать в каждом кинозале единственный пост кинопроекции. Вся фильмокопия хранится на таком платтере в одном рулоне, исключая перезарядку частей. Такая технология в сочетании с централизованным управлением запуском проекторов во всех залах кинотеатра, позволяет максимально автоматизировать кинопоказ и обслуживать все кинозалы одним киномехаником. В некоторых типах проекторов возможна обратная перемотка киноплёнки непосредственно через кадровое окно без перезарядки[9]. В сочетании с большой ёмкостью бобин традиционной конструкции это позволяет автоматизировать кинопоказ с таким же успехом, как и с применением платтеров.

Расположение кадров системы «Стереовижн»

Для демонстрации стереокинофильмов могут использоваться как 2 синхронизированных кинопроектора, каждый из которых показывает свою часть стереопары, так и один кинопроектор, демонстрирующий всю стереопару с одной киноплёнки. Первый способ до сих пор используется в плёночных кинотеатрах IMAX 3D, однако в других форматах он распространения не получил из-за сложности синхронизации двух проекторов и недостатков использования двух киноплёнок[* 6]. Наибольшее распространение получили технологии стереокино, основанные на использовании одной киноплёнки, на которой так или иначе располагаются обе части стереопары. При этом для демонстрации такого фильма используется стандартный кинопроектор с установленной вместо объектива оптической насадкой, проецирующей обе части стереопары на один экран, чаще всего через поляризационные светофильтры. В зависимости от расположения частей стереопары используется насадка с призмами или только со стереообъективом, как это было в отечественной системе «Стерео-70» или в европейской Hi-Fi Stereo-70[27]. С 1965 года наибольшее распространение в мировом кинопрокате получила система «Стереовижн» с расположением кадров стереопары друг над другом в пределах стандартного шага, предусматривающая использование призменной насадки на кинопроектор[28][29]. Широкоэкранный кадр уменьшенной высоты, близкий по размерам к системе «Технископ», занимает половину стандартного шага и не требует анаморфирования. Наиболее популярны две разновидности такого размещения стереопары: «Panavision 3D» и «Technicolor 3D»[30].

В последнее время для кинодемонстрации всё чаще используются цифровые кинопроекторы[31]. Цифровой кинопроектор обеспечивает демонстрацию на большом киноэкране не с плёнки, а с цифрового видеосервера. Конструкция и принцип действия таких проекторов не имеют ничего общего с плёночными кинопроекторами, и поэтому цифровые кинопроекторы считаются отдельным классом устройств. Разрешение обычных цифровых проекторов составляет 2К, то есть 2048 × 1080 элементов изображения. Но уже сейчас есть модели, способные воспроизводить контент с разрешением 4К. Это сопоставимо с разрешающей способностью киноплёнки, но на практике цифровая кинопроекция даёт более высокое качество изображения[32] вследствие полного отсутствия механических повреждений киноплёнки и высокой стабильности[* 7]. Световые потоки некоторых моделей цифровых проекторов превышают 30 000 люменов, не уступая лучшим плёночным проекторам. Поэтому все новые кинотеатры в настоящее время оснащаются цифровыми кинопроекторами, а при реконструкции старых плёночное оборудование чаще всего заменяется цифровым. Малые кинозалы оснащаются видеопроекторами, обеспечивающими качество изображения, соответствующее HDTV.

• Кинопрокат
• Киноустановка
• Кинопередвижка
• Кинотеатр
• Цифровой кинопроектор
• Телекинопроектор

• Кинопроекторы // Товарный словарь / И. А. Пугачёв (главный редактор). — М.: Государственное издательство торговой литературы, 1957. — Т. III. — Стб. 529—532
• Сим. Р. Барбанель, Сол. Р. Барбанель, И. К. Качурин, Н. М. Королёв, А. В. Соломоник, М. В. Цивкин. Глава IV. Киносъёмка и кинопроекция // Кинопроекционная техника / С. М. Проворнов. — 2-е изд.. — М.,: «Искусство», 1966. — 636 с. Архивная копия от 13 ноября 2014 на Wayback Machine

• 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. 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.

• Е. А. Иофис. Глава VIII. Демонстрационный процесс // Кинофотопроцессы и материалы. — 2-е изд. — М.: «Искусство», 1980. — С. 208—224. — 239 с.

• С. М. Проворнов, И. С. Голод, Н. Д. Бернштейн. Кинокопировальная аппаратура / Л. Эйсымонт. — М.,: «Искусство», 1962. — 315 с.

• С. Н. Рожков, Н. А. Овсянникова. Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике / В. И. Семичастная. — М.: «Парадиз», 2003. — С. 83—84. — 136 с. — 1000 экз. — ISBN 5-98547-003-2.

• Валерий Самохин. Плёночные кинопроекторы (рус.) // «Техника и технологии кино» : журнал. — 2008. — № 6. Архивировано 16 октября 2012 года.

• Борис Сорокоумов. Современный российский кинотеатр (рус.) // «Техника и технологии кино» : журнал. — 2010. — № 6. — С. 22—29. Архивировано 16 октября 2012 года.

• Оборудование кинотеатров. 35-мм проекторы с мальтийским механизмом (рус.). Кинопроизводственная мастерская. Дата обращения: 17 июля 2012.

• Кинопроекторы Cinemeccanica (рус.). Cinematex. Дата обращения: 17 июля 2012.

• Фотографии Кинопроектора Русь, в том числе и изнутри (увеличение по клику мышью)