Кинопроектор

Советский 35-мм стационарный кинопроектор КПТ

Кинопрое́ктор, кинопроекцио́нный аппара́т (от кино… и лат. projicio — бросаю вперёд) — аппарат, предназначенный для воспроизведения движущегося изображения и звука, записанных на киноплёнке. Большинством кинопроекторов изображение демонстрируется на большом экране диаскопическим методом, то есть при помощи света, проходящего через прозрачную киноплёнку^[1]. Для массового просмотра кинофильмов существуют кинотеатры, оснащенные кинопроекторами. Один или несколько кинопроекторов — основа киноустановки. Кроме обычных кинопроекторов существуют телекинопроекторы, предназначенные для преобразования изображения на киноплёнке в телевизионный видеосигнал^[2]. Специалист, управляющий кинопроектором, называется киномехаником.

Устройство и принцип действия

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 форматом 35-мм и более, в качестве скачкового применяется мальтийский механизм^[3]. 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^[4]. Она необходима для увеличения частоты мерцания изображения на экране до 48 Герц, превышающей порог человеческого восприятия^{[П 1]}. 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 кинопленки. После звукочитающей системы фильм попадает на приёмную бобину, которая для равномерной намотки киноплёнки оснащена фрикционом.

Лентопротяжный тракт

Лентопротяжный механизм немого кинопроектора содержит все типовые узлы и детали, характерные для лентопротяжного механизма киноаппаратуры.

Основная статья: Лентопротяжный механизм (киноаппаратура)

Звуковой кинопроектор кроме перечисленных элементов содержит в лентопротяжном тракте один или два гладких барабана, смонтированных на валах маховиков, вращающихся в масляной ванне. Это элемент звукочитающей системы, предназначенный для демпфирования колебаний скорости киноплёнки и уменьшения коэффициента детонации оптической фонограммы. Лентопротяжный тракт кинопроекторов системы IMAX 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. Современные кинопроекторы, рассчитанные на киноплёнку 35-мм в последнее время вместо традиционных типов скачкового механизма оснащаются электронно-управляемыми электромеханическими системами прерывистого перемещения плёнки^[5]. Вместо раздельных тянущего и задерживающего зубчатых барабанов в кинопроекторах может применяться один комбинированный, который выполняет функции обоих^{[П 2]}. В кинематической схеме могут присутствовать дополнительные зубчатые барабаны, увеличивающие стабильность скорости киноплёнки в звукочитающей системе и уменьшающие нагрузки на неё в других частях тракта. Вместо подающей и принимающей бобины возможно использование бесперемоточного устройства — платтера, позволяющего обеспечить автоматизацию непрерывного кинопоказа в мультиплексах. Существуют 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^[6].

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^[7]. В качестве источника света в кинопроекторах используются лампы накаливания или ксеноновые лампы^[8] сверхвысокого давления^{[П 3]}. До распространения ксеноновых ламп в профессиональных проекторах использовалась угольная дуга интенсивного горения — вид разрядного источника света, при котором разряд происходит просто в воздухе между двумя угольными электродами. При этом происходит довольно быстрое обгорание электродов и кинопроектор должен был содержать механическое устройство, регулирующее расстояние между электродами во время работы. Уголной дугой или ксеноновыми лампами могут оснащаться только стационарные кинопроекторы, поскольку такие источники света требуют наличия централизованной вытяжной вентиляции, подключаемой к каждому кинопроектору.

Главные задачи осветительной системы заключаются в создании максимальных светового потока и равномерности освещённости экрана, а также спектрального состава излучения, близкого к дневному свету^[7]. 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^[7]. 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 мощной противопожарной системой^[9]. Бобины с фильмом закрывались в противопожарные боксы, а осветительная система оснащалась противопожарной заслонкой, при случайном останове механизма падающей перед обтюратором. В 1940-х годах большинство стран отказались от кинопленки из нитроцеллюлозы, заменив ее триацетатной. Последняя обладала более низкой износоустойчивостью, но относительно безопасна в пожарной отношении^[10]. Это упростило лентопротяжный тракт кинопроекторов, но противопожарная заслонка осталась в их конструкции до последнего времени^{[П 4]}. 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^[7]. 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^[11]. 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. Определённый период развития звука в кино связан с широким распространением магнитных фонограмм, наносимых на киноплёнку широких форматов. Однако, со временем от них отказались, вследствие недолговечности и трудностей обслуживания^{[П 5]}. 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^[12]. Многие дистрибьюторы с начала 2000-х годов используют при печати фильмокопий так называемую «циановую» фонограмму, состоящую только из голубого красителя киноплёнки, а не из серебра. Такие фонограммы наиболее контрастны для красного света, поэтому, для их считывания требуется специальный звукоблок с красным светодиодом^[12]. В последнее время приобретает популярность использование лазерных считывателей фонограммы. Цифровые звукоблоки также могут дополнительно устанавливаться в кинопроекторы, оснащённые устаревшей звукочитающей системой^[13].

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^[7]. 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^{[П 6]}. 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 временного кода, отпечатанного рядом с аналоговой звуковой дорожкой на киноплёнке^[14].

Звукочитающая система кинопроектора не является конечным устройством звуковоспроизведения, поскольку выдаёт лишь слабый аналоговый или цифровой сигнал, который нуждается в декодировании и усилении. Эти процессы происходят в других устройствах, получающих звуковую информацию от кинопроектора: декодерах и усилителях.

Классификация

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. В настоящее время любительские и передвижные кинопроекторы практически не применяются из-за повсеместного распространения видеозаписи. Современные кинотеатры оснащаются только профессиональными стационарными кинопроекторами.

• 

  Двухформатный кинопроектор «Меоптон» UM 70/35 (Чехословакия)

• 

  Стационарный 35-мм кинопроектор MEO-5Х (Чехословакия)

• 

  Передвижной 35-мм кинопроектор КН-20 (СССР)

• 

  Немой 16-мм кинопроектор Bell & Howell (США, 1934 год)

• 

  16-мм кинопроектор «Украина» ПП16-1 (СССР)

• 

  8-мм любительский кинопроектор «Луч» (СССР)

Стандарты кинопоказа и кинопроката

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

Основная статья: Прокатный киноформат

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 КП-15 и КП-30) проектировались, как двухформатные, то есть пригодные для демонстрации фильмов на 70-мм и на 35-мм киноплёнках. Это достигалось использованием двухвенцовых зубчатых барабанов и фильмовых каналов специальной конструкции со сменными кадровыми рамками^[15]. 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. 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.

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.

Непрерывность кинопоказа

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.

Основная статья: Пост кинопроекции

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.

Кинопроекторы для фильмов 3D

Расположение кадров вертикальной стереопары

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^{[П 7]}. 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^[16]. С 1965 года наибольшее распространение в мировом кинопрокате получило расположение кадров стереопары друг над другом в пределах стандартного шага, предусматривающее использование призменной насадки на кинопроектор^[17].

Цифровой кинопроектор

В последнее время для кинодемонстрации всё чаще используются цифровые кинопроекторы^[18]. 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 2048х1080 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^[19] вследствие полного отсутствия механических повреждений киноплёнки и высокой стабильности^{[П 8]}. Световые потоки некоторых моделей цифровых проекторов превышают 30 000 Люмен, 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.

См. также

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

Примечания

1. ↑ В немом кинематографе стандартная частота проекции составляла 16 кадров в секунду, поэтому обтюраторы немых проекторов — трёхлопастные, с двумя холостыми лопастями
2. ↑ Такая конструкция встречается, главным образом, в узкоплёночных кинопроекторах, рассчитанных на 8-мм и 16-мм киноплёнку
3. ↑ Давление в колбе ксеноновой лампы может достигать 25 атмосфер и требует особых мер предосторожности при установке и замене
4. ↑ Интенсивность света в кадровом окне кинопроектора такова, что в случае случайной остановки киноплёнки при обрыве, она мгновенно плавится и требуется ремонт фильмокопии
5. ↑ Магнитные дорожки, нанесённые на киноплёнку, со временем отслаивались и размагничивались
6. ↑ Первоначально IMAX использовал отдельную 35-мм перфорированную магнитную ленту с 7-канальной фонограммой, синхронизированную с кинопроектором. В настоящее время в плёночном IMAX используется цифровой звук на отдельном жёстком диске
7. ↑ Использование двух киноплёнок затрудняет получение идентичных характеристик обеих частей стереопары вследствие раздельной химико-фотографической обработки
8. ↑ За исключением системы IMAX, поскольку для существующих цифровых кинопроекторов разрешающая способность такой киноплёнки пока недостижима

Источники

1. ↑ ^{1 2 3} Кинопроекционная техника, с. 63
2. ↑ Кинофотопроцессы и материалы, 1980, с. 221
3. ↑ Кинопроекция в вопросах и ответах, 1971, с. 133
4. ↑ Кинопроекция в вопросах и ответах, 1971, с. 150
5. ↑ Kинопроекторы Kinoton серии E (PREMIERE)  (рус.). Merlin. Архивировано из первоисточника 7 августа 2012. Проверено 17 июля 2012.
6. ↑ Кинопроекционная техника, 1980, с. 66
7. ↑ ^{1 2 3 4 5} Кинофотопроцессы и материалы, 1980, с. 210
8. ↑ Кинотеатральные ксеноновые лампы  (рус.). Merlin. Архивировано из первоисточника 7 августа 2012. Проверено 15 июля 2012.
9. ↑ Кинопроекция в вопросах и ответах, 1971, с. 7
10. ↑ Кинопроекция в вопросах и ответах, 1971, с. 22
11. ↑ Кинофотопроцессы и материалы, 1980, с. 214
12. ↑ ^{1 2} Сергей Алёхин Звуковое оборудование кинотеатра (рус.) // Техника и технологии кино : журнал. — 2006. — № 3.
13. ↑ Звукочитающие устройства и комплекты для модернизации звукоблока  (рус.). Оборудование кинотеатров. Кинопроизводственная мастерская. Архивировано из первоисточника 7 августа 2012. Проверено 15 июля 2012.
14. ↑ Терри Д.Бирд Система многоканального объёмного звука «Диджитал Тиатер Системз»  (рус.). Патент Российской Федерации. «Патенты России» (27 августа 1997). Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 3 сентября 2012.
15. ↑ Кинопроекция в вопросах и ответах, 1971, с. 57
16. ↑ Высококачественная система воспроизведения стереоизображения «Стерео-70»  (рус.). НТЦ «Стереокино». Архивировано из первоисточника 7 августа 2012. Проверено 16 июля 2012.
17. ↑ С. Рожков Системы стереокинематографа, применявшиеся в СССР (рус.) // «Мир техники кино» : журнал. — 2006. — № 1. — С. 39. — ISSN 1991-3400.
18. ↑ Цифровые кинопроекторы 3D  (рус.). «Мир цифрового кино». Архивировано из первоисточника 15 июля 2012. Проверено 9 июня 2012.
19. ↑ В. Г. Комар Сравнение цифровых и киноплёночных систем кинематографа (рус.) // «Мир техники кино» : журнал. — 2006. — № 2. — С. 8. — ISSN 1991-3400.

Литература

• С. М. Проворнов Глава IV. Киносъёмка и кинопроекция // Кинопроекционная техника. — 2-е. — М.,: «Искусство», 2004. — Т. 1. — С. 63. — 458 с.

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

• Кинопроекционный аппарат // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.

• Е. М. Голдовский Кинопроекция в вопросах и ответах. — М.,: «Искусство», 1971. — 220 с.

Ссылки

• Оборудование кинотеатров. 35-мм проекторы с мальтийским механизмом  (рус.). Кинопроизводственная мастерская. Архивировано из первоисточника 7 августа 2012. Проверено 17 июля 2012.

• Кинопроекторы Cinemeccanica  (рус.). Cinematex. Архивировано из первоисточника 7 августа 2012. Проверено 17 июля 2012.

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