Кинопрое́ктор, кинопроекцио́нный аппара́т (от кино… и лат. projicio — бросаю вперёд) — разновидность проектора, предназначенная для воспроизведения движущегося изображения с киноплёнки[1]. Большинство кинопроекторов, за исключением простейших узкоплёночных, кроме изображения кинофильма способны воспроизводить и его звуковое сопровождение. Один или несколько кинопроекторов — основа киноустановки.
Киноустановками на основе стационарных кинопроекторов оснащались все кинотеатры до того, как киноплёнку вытеснил цифровой кинопоказ. Для преобразования изображения на киноплёнке в телевизионный видеосигнал используется телекинопроектор[2]. Специалист, управляющий кинопроектором, называется киномехаником.
Попытки получить на экране движущееся изображение начались почти сразу после появления фотографии. Изобретатели объединяли её с уже получившим распространение зоотропом и другими аттракционами «живых картинок». Первой в истории проекцией «движущейся фотографии» можно считать демонстрацию «Фазматропа», созданного американцем Генри Хейлом (англ. Henry R. Heyl). Сеанс, состоявшийся 5 февраля 1870 года на благотворительном спектакле в Филадельфии, принёс изобретателю 650 долларов[3]. Устройство, сделанное на основе «Кинематоскопа» Колмана Селлерса (англ. Coleman Sellers), вместо рисунков демонстрировало короткий киноролик из восемнадцати диапозитивов вальсирующей пары. Однако, из-за низкой светочувствительности коллодионного фотопроцесса тех лет прямая съёмка движения была невозможна. Танцоры снимались с длинной выдержкой в неподвижных позах, изображающих разные фазы танца[4].
«Кинетоскоп», представленный Томасом Эдисоном (англ. Thomas Alva Edison) в 1891 году, уже мог воспроизводить непосредственно отснятое на желатиносеребряную киноплёнку движение, но оказался непригодным для его проекции на экран[5]. Причиной недостатка было равномерное, а не прерывистое движение киноплёнки, и устойчивое несмазанное изображение можно было наблюдать при очень коротких вспышках света, хорошо видимых только через окуляр[6]. В последующие годы усилия конструкторов всего мира сосредоточились на повышении световой эффективности «Кинетоскопа» для возможности коллективного просмотра. Первый шаг в нужном направлении сделал Жорж Демени (фр. Georges Demenÿ), в 1893 году использовавший в своем «Фоноскопе» пальцевый механизм для прерывистого перемещения целлулоидной ленты. Каждый кадр просвечивался теперь длительными вспышками через обтюратор с увеличенным вырезом[6].
Однако, первым серьёзным конкурентом Эдисона стал его бывший помощник Вильям Диксон (англ. William Kennedy Dickson), разработавший в 1895 году «Мутоскоп»[7]. Новый прибор, основанный на принципе быстрого перелистывания блокнота, так же позволял видеть изображение только в окуляре, но гораздо ярче и крупнее. «Кинетоскоп компани» оказалась на грани разорения, и поступившее от Томаса Армата (англ. Thomas Armat) предложение купить права на «Фантоскоп» его компаньона Чарльза Дженкинса (англ. Charles Francis Jenkins), оказалось спасением. 3 апреля 1896 года доработанный проектор был представлен журналистам под названием «Витаскоп», открыв эпоху экранного кинематографа в США[7]. Именно в этом кинопроекторе впервые использован мальтийский механизм[8].
Братья Эмиль и Макс Складановские (нем. Emil Skladanowsky; Max Skladanowsky) 1 ноября 1895 года представили в Берлине аппарат «Биоскоп», способный проецировать на экран движущееся изображение одновременно с двух киноплёнок шириной 45-мм[9]. Из-за особенностей устройства был доступен показ только очень коротких роликов, склеенных в кольцо, и длящихся не более 5 секунд. Невысокая частота проекции 10 кадров в секунду приводила к заметному мерцанию, утомлявшему зрителей. Чуть раньше Складановских, 21 апреля 1895 года свою проекционную систему «Эйдолоскоп» с 51-мм киноплёнкой представил в Нью-Йорке Вудвил Латам (англ. Woodville Latham). Тем не менее, все эти изобретения не обеспечивали нужного качества экранного изображения или были слишком сложны в эксплуатации.
Наиболее успешным устройством для кинопроекции стал «Синематограф», созданный братьями Люмьер в 1895 году во Франции[10]. Им удалось резко повысить световую отдачу за счёт большого КПД обтюратора, полученного благодаря прерывистому перемещению киноплёнки изобретённым ими грейферным механизмом. Аппарат Люмьеров работал на такой же киноплёнке, как и «Кинетоскоп», но оказался пригодным как для съёмки, так и для проекции фильма на экран. Обнаружив, какую прибыль даёт новое зрелище, Люмьеры занялись завоеванием рынка сначала Франции, а затем и других стран. 18 июня 1896 года, всего через два месяца после презентации «Витаскопа», Америка познакомилась с «Синематографом». Техническое превосходство французской проекционной системы оказалось настолько подавляющим, что ей понадобилось чуть более полугода для завоевания рынка США[11].
Несмотря на свою революционность, «Синематограф» всё ещё обладал рядом серьёзных недостатков, главным из которых были очень короткие фильмы, длительность которых ограничивалась 55 футами[12]. Как и во всех остальных системах, это было обусловлено максимальной массой подающего рулона киноплёнки. Более тяжёлый рулон из-за большого момента инерции препятствовал прерывистому движению киноплёнки и грейфер рвал её перфорацию. Преодолеть эту проблему удалось Вудвилу Латаму, который в 1897 году запатентовал свободную петлю киноплёнки между равномерно вращающимся тянущим зубчатым барабаном и скачковым механизмом. В результате участки непрерывного и прерывистого движения киноплёнки впервые оказались изолированы друг от друга, а изобретение получило название петля Латама[13].
В те же годы у кинопроекторов появилась приёмная бобина: до этого киноплёнка сматывалась в корзину, установленную под аппаратом[14]. В качестве источника света первых кинопроекторов использовались керосиновая или Друммондова лампа, а по мере распространения электричества её заменила лампа накаливания и угольная дуговая лампа. Последняя сыграла определённую роль в новом ограничении длины фильма, достигшем 1000 футов (300 метров). При частоте немой проекции 16 кадров в секунду на экране действие продолжалось примерно 15 минут, что соответствовало длительности сгорания угольного электрода лампы. Удлинение сеансов потребовало устранения мерцания экрана, быстро утомлявшего зрителей. После 1902 года у обтюратора появились холостые лопасти, сместившие частоту мерцания за порог физиологической заметности[15]. Полностью устранить предел длительности фильма удалось в 1914 году, исключив перерывы на перезарядку с помощью многопостной кинопроекции[16].
Уже в первые годы кинематографа обнаружилась проблема, связанная с чрезвычайной пожароопасностью нитроцеллюлозы, из которой изготавливали подложку киноплёнки[17]. После нескольких крупных пожаров с человеческими жертвами проведение киносеансов в неподготовленных помещениях запретили[18]. Кинопроекторы стали отделять от зрителей огнеупорной стеной, и оснастили приспособлениями, снижающими опасность возгорания и распространения огня[19]. Лентопротяжный тракт начали изготавливать закрытым, а перед кадровым окном появилась автоматическая противопожарная заслонка[20]. Распространение кинопроекции в домашних условиях стало возможным только после появления узких киноплёнок, первой из которых в 1910 году стала плёнка Pathé шириной 28-мм[21]. Благодаря невысоким скоростям и нагрузкам на перфорацию такие киноплёнки допускают использование менее прочной подложки из диацетата целлюлозы, не представляющей такой опасности возгорания, как нитратная[22][23].
После появления звукового кино устройство кинопроектора ещё более усложнилось. Ручной привод механизма ушёл в прошлое, уступив место электроприводу со стабилизированной скоростью, исключающему детонацию и изменение тона синхронизированной с изображением фонограммы. Кроме того, появился дополнительный узел, воспроизводящий звук. Первая киносистема «Вайтафон» использовала в качестве носителя звука грампластинки, и в аппаратной установили электрофон, синхронизированный с кинопроектором общим приводом[24][25]. Граммофонный метод быстро уступил место оптической звукозаписи, и в конструкции проекторов появились фотоэлемент и звукочитающая лампа, а позднее магнитная головка. В СССР возможность чтения совмещённой фотографической фонограммы впервые реализована в 1929 году после модернизации немых кинопроекторов «ТОМП-4»[26].
Дальнейшее совершенствование коснулось автоматизации кинопоказа, прежде всего перехода с поста на пост кинопроекции. Для этого в устройстве появились датчики окончания части и цепи согласования с управляющими блоками аппаратной. Замена угольной дуги ксеноновой лампой высокого давления сняла последнее ограничение времени работы одиночного кинопроектора, позволив объединить его с бесперемоточными устройствами типа плэттер[27]. Это дало возможность демонстрировать полнометражные фильмы с одного большого рулона фильмокопии без перезарядок. В итоге возможности автоматизации были доведены до предела, позволяя управлять кинопоказом сразу в нескольких залах с одного компьютера. К настоящему моменту (2023 год) театральные кинопроекторы почти полностью вытеснены цифровой проекцией и выведены из эксплуатации[28]. Узкоплёночные кинопроекторы продолжают использоваться в качестве винтажного шоу для небольших аудиторий, а также для оцифровки семейных киноархивов.
Кинопроектор воспроизводит движущееся изображение путём проекции на экран последовательности из неподвижных диапозитивов, отснятых на обращаемой киноплёнке или отпечатанных с негатива на фильмокопии[1]. Фотографии отображают отдельные фазы записанного движения, которые при быстрой смене, благодаря персистенции зрения сливаются, вызывая иллюзию движущегося изображения. В звуковом кино за секунду проецируются 24 кадра, что достаточно для плавности движения на экране при разумном расходе киноплёнки[29][30]. Для быстрой смены кадров перфорированная киноплёнка прерывисто перемещается мимо кадрового окна при помощи скачкового механизма. В момент смены кадра источник света перекрывается обтюратором, в результате чего на экране не видно движение киноплёнки. Зритель видит изображение только в моменты неподвижного стояния кадра при холостом ходе скачкового механизма[1].
На рисунке обозначены четыре фазы совместной работы конического двухлопастного обтюратора (вверху) и мальтийского механизма (внизу). Все звуковые кинопроекторы оснащаются двухлопастным обтюратором, одна из лопастей которого — холостая[31]. Из схемы понятно, что лопасти дважды перекрывают световой поток: при смене кадра и во время неподвижного стояния киноплёнки в кадровом окне. Это необходимо для увеличения частоты мерцания изображения на экране до 48 герц, превышающей порог человеческого восприятия[32]. В немом кинематографе стандартная частота проекции составляет 16 кадров в секунду, поэтому обтюраторы немых проекторов — трёхлопастные, с двумя холостыми лопастями[33].
В качестве скачкового механизма в большинстве стационарных кинопроекторов применяется мальтийский[34][35]. Этот механизм меньше других изнашивает перфорацию киноплёнки за счёт выгодных динамических характеристик разгона и торможения. В узкоплёночных проекторах наибольшее распространение получил более компактный и дешёвый в производстве грейферный механизм[36]. Известны кинопроекторы с непрерывным движением киноплёнки и оптическим выравниванием при помощи вращающейся призмы, а также с импульсными источниками света без обтюратора, однако по ряду причин такие конструкции широкого распространения не получили[37]. Все механизмы кинопроекторов приводятся в движение асинхронным электродвигателем[38].
В отличие от фильмового канала, где киноплёнка перемещается прерывисто, в остальных частях лентопротяжного тракта она движется равномерно. Для предотвращения обрыва участки прерывистого и непрерывного движения киноплёнки изолируются друг от друга при помощи двух петель. Первая петля располагается между фильмовым каналом и тянущим зубчатым барабаном, а вторая перед задерживающим. Тянущий барабан сматывает киноплёнку с подающей бобины, снабжённой тормозным устройством для равномерного натяжения фильма. После фильмового канала, делая вторую петлю, плёнка попадает на задерживающий зубчатый барабан, а с него на приёмную бобину. В узкоплёночных проекторах эти барабаны часто заменяются одним комбинированным, тогда как в кинотеатральных дополняются успокаивающим и звуковым для стабилизации скорости в районе звукоблока[39][40]. Для равномерной намотки киноплёнки привод бобины оснащён фрикционом или отдельным асинхронным электродвигателем, работающим в режиме глубокого скольжения[41]. Удержание киноплёнки от поперечного смещения, демпфирование натяжения и прижим к барабанам выполняют многочисленные ролики, свободно вращающиеся на подшипниках[42].
Звуковой кинопроектор кроме перечисленных элементов содержит в лентопротяжном тракте один или два гладких барабана, смонтированных на валах массивных маховиков. С приводом механизма гладкие барабаны и маховики никак не связаны, и приводятся во вращение трением киноплёнки[43]. Это элемент звукочитающей системы, предназначенный для демпфирования колебаний скорости киноплёнки и устранения детонации фонограммы. Гладкий барабан оптического звукоблока размещается на отрезке между фильмовым каналом и задерживающим зубчатым барабаном. Магнитный звукоблок театральных кинопроекторов расположен выше проекционного окна перед тянущим барабаном. Такое расположение объясняется стандартным смещением фонограммы относительно изображения, противоположным у оптической и магнитной дорожек 35-мм фильмокопий[44]. В то же время, на 16-мм фильмах обе разновидности фонограмм опережают изображение, поэтому магнитный и оптический звукоблоки кинопроекторов такого формата обслуживаются общим гладким барабаном, расположенным сразу после фильмового канала[45].
Узкоплёночные кинопроекторы в отличие от аппаратуры для более широких киноплёнок рассчитаны на ход киноплёнки эмульсией к объективу. Это объясняется тем, что узкие киноплёнки изначально разрабатывались для любительского кино, не предполагающего тиражирование фильмов[46]. Контактная печать, доминирующая в профессиональном кинематографе, предусматривает соприкосновение негатива с позитивной киноплёнкой эмульсионными слоями 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, поэтому в профессиональных проекторах киноплёнка обращена к объективу подложкой[47]. Узкоплёночные киносистемы рассчитаны на работу преимущественно 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[48].
Лентопротяжный тракт кинопроекторов системы IMAX из-за очень большого шага кадра не оснащается традиционным скачковым механизмом. Вместо него применяется механизм «бегущая петля», основанный на других принципах. Кроме того, такие проекторы не обладают фильмовым каналом в привычном смысле, используя для точного расположения плёнки специальную стеклянную поверхность и вакуумный прижим[49][50]. Из-за горизонтального хода 70-мм киноплёнки и большой длины фильмокопии IMAX размещаются не на бобинах, а на горизонтальных плэттерах, позднее оказавшихся более удобными и для обычных систем кинематографа.
Осветительно-проекционная система кинопроектора состоит из источника света, проекционной оптики и объектива[51]. Получение сильно увеличенного изображения достаточной яркости облегчается тем фактом, что каждый кадр киноплёнки находится на пути света очень короткое время, не более 1/24 секунды. Благодаря этому, фильм не успевает нагреться до температуры плавления, несмотря на огромную тепловую нагрузку в области кадрового окна. Тем не менее, в кинопроекторах с мощным источником света применяется теплофильтр или интерференционный отражатель, отводящие от киноплёнки значительную часть теплового инфракрасного излучения, и уменьшающие её нагрев[52].
В качестве источника света в кинопроекторах последних поколений используются лампы накаливания или ксеноновые лампы сверхвысокого давления[53]. До распространения ксеноновых ламп в театральных проекторах использовалась угольная дуга интенсивного горения[54]. Угольной дугой или ксеноновыми лампами могут оснащаться только стационарные кинопроекторы, поскольку такие источники света при работе производят много тепла и озона, и требуют централизованной вытяжной вентиляции[55].
В зависимости от источника света применяются три основных типа проекционной оптики: конденсорная с отражателем (с лампами накаливания), без конденсора с одним отражателем (с угольной дугой) и с эллипсоидным отражателем и сферическим контротражателем для ксеноновых ламп[56]. Объективы, применяемые в кинопроекторах, принципиально не отличается от используемых в других типах проекционных устройств. Для демонстрации широкоэкранных фильмов перед объективом устанавливают линзовые или зеркальные анаморфотные насадки[56].
В большинстве кинопроекционных аппаратов используется фотоэлектрическая система чтения оптических совмещённых фонограмм[57]. Колебания интенсивности света, возникающие за счёт переменной ширины или плотности фонограммы, преобразуются фотоэлементом в пульсирующий ток, который затем усиливается звуковоспроизводящей системой или декодируется при помощи ЦАП.
Определённый период развития звука в кино связан с широким распространением магнитных фонограмм, обладавших более качественным звучанием, чем оптические. Вместо фотоэлемента и лампы для чтения таких фонограмм, нанесённых на проявленную фильмокопию, используются магнитные головки[56]. Однако, со временем от этой технологии отказались из-за недолговечности дорожек, склонных к отслоению и размагничиванию. Более высокое качество звукозаписи удалось получить печатью на киноплёнке оптического цифрового кода вместо дорожки переменной ширины. Последние поколения кинопроекторов оснащались звукоблоком, считывающим наиболее распространённые цифровые оптические фонограммы SDDS и Dolby Digital, отпечатанные на фильмокопиях рядом с резервным аналоговым треком Dolby SR[58].
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[* 1]. Система цифрового звука DTS также предусматривает отдельный носитель фонограммы — компакт-диск. Поэтому кинопроекторы таких форматов не оснащаются полноценным звукоблоком. 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[59].
Максимальная длина одной части, на которые разбивается любая 35-мм фильмокопия, составляет 300 метров, что примерно соответствует 10 минутам экранного времени при частоте 24 кадра в секунду[60]. Максимальная длина части широкоформатных фильмокопий 350 метров. Поэтому, 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 фильмокопии, в другой заряжают следующую. Иногда две или несколько частей склеивались в один рулон, чтобы уменьшить количество переходов с поста на пост, но для полнометражных кинокартин перезарядки оставались неизбежными.
Последнее десятилетие работы по плёночной технологии кинотеатры использовали бесперемоточные устройства — плэттеры, позволяющие склеивать все части фильмокопии в один большой рулон и устанавливать в каждом кинозале единственный пост кинопроекции[27]. При этом рулон фильмокопии склеен в кольцо и не требует перемотки на начало. Такая технология в сочетании с централизованным управлением запуском проекторов во всех залах кинотеатра, позволяла максимально автоматизировать кинопоказ и обслуживать все кинозалы одним киномехаником. В некоторых типах проекторов возможна обратная перемотка киноплёнки непосредственно через кадровое окно без перезарядки[61]. В сочетании с большой ёмкостью бобин традиционной конструкции это позволяет автоматизировать кинопоказ с таким же успехом, как и с применением плэттеров.
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 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[* 2]. 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 советской системе «Стерео-70» или в европейской Hi-Fi Stereo-70[62]. 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[63][64]. 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[65].
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 его размеры и зрелищность киносеанса. В международной практике наибольшее распространение получили аналогичные форматы, отличающиеся от советских 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 и Северной Америке наибольшее распространение получил стандарт 1,85:1[66].
Использование 35-мм киноплёнки даёт возможность показа фильмокопии практически в любом кинотеатре, поскольку 35-мм кинопроекторы наиболее распространены во всём мире. Широкоформатные фильмы, получившие распространение в конце 1960-х годов, требуют специальных кинопроекторов, с другим лентопротяжным трактом и осветительной системой. Однако большинство из них выполнены двухформатными, и пригодны для демонстрации фильмов как на 70-мм, так и на 35-мм киноплёнках[67].
Для 16-мм фильмов выпускались кинопроекторы, входящие как в состав стационарных киноустановок («Черноморец», КПС-16-2, А-141В), так и передвижных («Украина», «Школьник»). Менее распространёнными были компактные моноблочные киноустановки с усилителем звука и громкоговорителем в одном корпусе с проектором («Радуга», «Свет-2», «Днепр», Elf-RT2). Кинопроекторы для 8-мм фильмов в СССР выпускались только в немом исполнении, а наиболее дорогие были рассчитаны на стыковку с магнитофоном через синхронизатор «СЭЛ-1».
Для расширения возможностей стационарных театральных кинопроекторов для них выпускались приставки, позволявшие демонстрировать узкоплёночные (как правило, 16-мм) фильмы. Такие приставки представляли собой упрощённый 16-мм кинопроектор без собственного источника света. Они снабжались промежуточным конденсором, который служил для согласования апертуры осветительной системы основного проектора с объективом приставки[68]. Советская приставка «ЮП-1» могла устанавливаться на театральные кинопроекторы КПТ, КП-15 и КП-30[69].
В последнее время для кинодемонстрации всё чаще используются цифровые кинопроекторы, обеспечивающие проекцию на большой киноэкран не с плёнки, а с цифрового видеосервера[70]. Конструкция цифровых кинопроекторов основана на совершенно иных принципах действия, и поэтому они считаются отдельным классом устройств. Разрешение типовых проекторов составляет 2К, то есть 2048 × 1080 элементов изображения. Но уже сейчас (2023 год) есть модели, способные воспроизводить контент с разрешением 4К. Это сопоставимо с разрешающей способностью киноплёнки, но на практике цифровая кинопроекция даёт более высокое качество изображения[71] вследствие полного отсутствия механических повреждений киноплёнки и высокой стабильности[* 3]. Световые потоки некоторых моделей цифровых проекторов превышают 30 000 люмен, не уступая лучшим плёночным образцам. Поэтому все новые кинотеатры оснащаются цифровыми кинопроекторами, а при реконструкции старых плёночное оборудование чаще всего заменяется цифровым. Малые кинозалы оснащаются видеопроекторами, обеспечивающими качество изображения, соответствующее HDTV.
Lokasi Pengunjung: 3.136.26.105