Obturator (optik)

Obturator ( fr.  obturateur , av lat.  obturo  - I close) - en mekanism av optiska enheter , utformad för att periodiskt avbryta strålningsflödet . En av de viktigaste delarna av filmteknik , inklusive filmprojektorer och filmkopiatorer . I en filmkamera utför obturatorn samma roll som slutaren i en kamera [1] . Obturatorns arbete är synkroniserat med hoppmekanismen så att filmen förblir orörlig från början av obturatorns öppning tills den är helt stängd [2] .

Den vanligaste skivobturatorn är en roterande skiva med en eller flera utskurna sektorer . Mindre vanliga är roterande koniska och cylindriska luckor [3] , samt gardinluckor med fram- och återgående rörelse . I infrarödmodulationsradiometrar kan obturatorn i stängt tillstånd vara en referensstrålningskälla.

Öppningsvinkel och obturationskoefficient

Det huvudsakliga kännetecknet för obturatorn är öppningsvinkeln, som bestämmer dess ljustransmission. Öppningsvinkeln är lika med vinkeln för sektorutskärningen för en enbladig obturator eller summan av vinklarna för alla utskärningar i en flerbladig obturator [2] . Med en annan form än en skiva uttrycks öppningsvinkeln av obturatorns drivlänks totala rotationsvinkel, motsvarande dess öppna tillstånd, när ljus släpps fritt. Den teoretiska gränsen för öppningsvinkeln är 360°, vilket motsvarar kontinuerlig ljustransmission, medan en solid ogenomskinlig skiva har en nollvinkel. En öppningsvinkel på 180° betyder lika tidsintervall av ljus och mörker.

Öppningsvinkeln bestämmer slutartiden vid fotografering. , där  är filmningsfrekvensen,  är antalet obturatorblad [4] .

I en filmkamera bestämmer alltså kombinationen av filmningsfrekvensen och slutaröppningsvinkeln den slutarhastighet som den ljuskänsliga filmen får under exponeringen av varje bildruta [5] . Obturatorns maximala öppningsvinkel begränsas av hoppmekanismens mekaniska effektivitet, som inte kan flytta filmen omedelbart. För snabb drift av griparen eller den maltesiska mekanismen är fylld med höga mekaniska belastningar på perforeringen och risk för skador [6] . Därför, för de flesta filmkameror, överstiger slutarens öppningsvinkel sällan 180°, med undantag för specialmodeller, inklusive videofilmspelare [7] . Slutarens maximala öppningsvinkel anses vara en viktig egenskap hos en biokamera, eftersom den bestämmer dess lämplighet för fotografering i naturligt ljus utan extra belysning. Det finns kameror med variabel slutaröppningsvinkel, vilket gör att du kan justera slutartiden med en konstant frekvens. Filmkameror utrustade med en sådan slutare är lämpliga för kombinerad filmning och tillverkning av övergångar som "oskärpa" och "blackout" [8] [9] .

Ibland betraktas obturatorns huvudkaraktär som obturationskoefficient , det vill säga förhållandet mellan varaktigheten av det öppna tillståndet (exponeringen) och ramändringsperioden.

I filmprojektorer påverkar obturationsfaktorn direkt ljuseffektiviteten, vilket minskar ljustransmissionen när den minskar. Belastningarna på filmen under filmprojektion är dock ännu mer begränsade än under filmning, eftersom de påverkar säkerheten för filmkopian som passerar genom tejpmekanismen många gånger, i motsats till filmnegativet . På grund av den högre effektiviteten hos den maltesiska mekanismen kan obturatorns öppningsvinkel i filmprojektorer vara större än i filmkameror, om ytterligare överlappning av ljusflödet med ett tomgångsblad inte krävdes. Vid filmprojektion, för att eliminera synligt flimmer på skärmen, är obturatorn utrustad med ett annat blad, och under projiceringen av en ram blockeras ljuset två gånger [10] . Detta ökar flimmerfrekvensen över den fysiologiska tröskeln för synlighet, men minskar ljustransmissionen av systemet [11] . I ljudfilmsprojektorer har obturatorn ett fungerande och ett tomgångsblad, vilket ger en flimmerfrekvens på 48 Hz. I stumfilmsprojektorer, designade för en filmprojektionsfrekvens på 16 bilder per sekund, hade obturatorn två lediga blad [12] .

Överföring av rörelse

Förutom slutarhastigheten beror rörelsernas jämnhet på skärmen på slutarens öppningsvinkel. Suddigheten av objekt som rör sig snabbt i en stor öppningsvinkel maskerar diskontinuiteten i bilden [13] . Samtidigt, om slutartiden är för lång, blir även föremål som rör sig med hög hastighet skarpa. När det ses orsakar detta en obehaglig känsla av strobing (fraktionalitet) av bilden, särskilt uttalad på en stor skärm, där perifert seende med snabba svar är inblandat. Dessutom, med en minskning av öppningsvinkeln, blir den stroboskopiska effekten mer märkbar, till exempel när hjulen roterar i motsatt riktning. Därför används minskning av slutarens öppningsvinkel främst i scener med stillastående föremål eller med en liten rörelsetakt, främst för att skapa filmiska effekter . Vid teknisk och höghastighetsfilmning av snabba processer används ofta slitsade obturatorer med extremt liten öppningsvinkel [14] . I vissa fall kan för snabba slutartider användas som en konstnärlig teknik: fotografichefen Janusz Kaminsky minskade medvetet slutaröppningsvinkeln till 45° när han filmade actionscenerna i filmen " Saving Private Ryan ", och uppnådde därigenom en känsla av overklig klarhet i rörelser och explosioner [15] .

Obturator thrust

Störningen av synkroniseringen av obturatorn med hoppmekanismen i en filmprojektor leder till en obehaglig effekt i form av en vertikal slinga från ljusa bilddetaljer och dess darrande på skärmen. I projektionistisk jargong kallas detta fenomen "shutter thrust" och bör korrigeras omedelbart genom att justera ställdonen [16] [17] . Samma fel på filmkameran orsakar ett irreparabelt äktenskap, när bildens ljus drar vertikala "svansar" på grund av filmens rörelse vid exponeringstillfället. Vissa filmskapare använder denna effekt för att skapa illusionen av att filma med en handhållen nyhetskamera , till exempel i actionscener i historiska filmer. Samtidigt är utsmetningseffekten noggrant kontrollerad så att bilden inte ser defekt ut, utan bara förlänger högdagrarna längs filmen något. Den doserade "shutter thrust" användes av skaparna av filmerna " Full Metal Jacket " och "Saving Private Ryan" i vissa stridsscener [15] .

Spegelslutare

Efter andra världskriget, i de flesta filmkameror , blev en kopplad sikt med en spegelobturator utbredd, som först användes 1937 i den tyska Arriflex 35- kameran [18] [19] . Planet för skivobturatorn 2 för sådana anordningar är placerad i en vinkel av 45° mot linsens 1 optiska axel , och obturatorns yta som är vänd mot linsen är täckt med ett spegelskikt [20] [9] . Därför, när ramfönstret 9 är blockerat, riktas hela ljusflödet från linsen av obturatorn till det frostade glaset 3 , beläget vinkelrätt mot filmens plan [21] . På en matt yta erhålls således en bild som är identisk med den som erhålls i ramfönstret med obturatorn öppen. Principen för siktets funktion, byggd på en spegelobturator, liknar funktionen hos sökaren på en enlinsreflexkamera .

Spegelslutaren tillåter fokusering på frostat glas med hög noggrannhet, oberoende av objektivets brännvidd . Dessutom är en sådan sökare helt saknar parallax och låter dig visuellt kontrollera skärpedjupet . Möjligheten till genomsikt fanns redan innan spegelobturatorn, till exempel i Bell & Howell 2709- kamerorna från 1912: enheten kunde röra sig längs guiderna över den platta basen och sätta ett ramfönster med film eller frostat glas med ett förstoringsglas mittemot fotograferingsobjektivet [22] . Den här metoden gjorde dock att ramen endast var synlig under pauser i fotograferingen, och när kameran var igång måste den extra palallaxsökaren användas för inramning. Kontinuerlig observation var tillgänglig genom film i Debrie Parvo och några andra, men det var förknippat med risken för dess belysning genom ett förstoringsglas och visade sig vara olämpligt för de senaste pankromatiska filmerna med ett nästan ogenomskinligt anti-halationsunderskikt [23] .

Spegelslutaren lider inte av någon av dessa brister, vilket gör att du kan rama in och fokusera bilden korrekt både under fotografering och när mekanismen stoppas, vilket automatiskt ställer in slutaren i visningsläget i slutet av fotograferingen i de flesta kameror. I avsaknad av sådan automatisering vrids obturatorn manuellt av handtaget på den allmänna drivenheten. Synfältet som visas av det konjugerade riktmedlet med en spegelobturator sammanfaller exakt med synfältet för alla fotograferingsobjektiv, vilket gör att du kan använda utbytbara objektiv och zoomobjektiv utan begränsningar [24] . Tillkomsten av spegelobturatorn förändrade tekniken för kameramannens arbete i en sådan utsträckning att kameror som inte var utrustade med den kallades "blinda" [25] .

Spegelobturatorn kan placeras under linsens optiska axel eller vid sidan av den (oftast till höger). I det första fallet ( Arriflex 35 BL , " Konvas-avtomat ", " Rodina ", " Kinor 16СХ-2М ", " Krasnogorsk ") sammanfaller den allmänna layouten med en enlinsreflexkamera och frostat glas med ett förstoringsglas. systemet placeras ovanpå. Mindre vanligt är lateral obturator: Arriflex 35 , Mitchell BNC R. I det här fallet är det frostade glaset också på sidan tillsammans med förstorarens optik. I komplexa filmkameror (till exempel 2KSK) fungerar spegelslutaren i kombination med en skiva eller konisk slutare, vilket ger en mer fullständig överlappning av ramfönstret och förhindrar blixt genom förstoringsglaset när kameran stoppas.

Färgseparationsobturator

I vissa tidiga färgkinematografisystem användes en skivslutare för färgseparationer . För att göra detta monterades färgade filter i dess genomskinliga sektorer . När en sådan slutare, som oftast var tvåbladig, roterades, exponerades intilliggande ramar av filmen genom filter av olika färger och var lämpliga för att erhålla ett färgseparerat negativ . När den resulterande filmen visades användes samma obturator, och färgseparerade ramar av positiven projicerades genom obturatordelen av motsvarande färg, vilket skapade en visuell känsla av en färgbild. Denna princip om färgseparation användes till exempel i Kinemacolor- systemet [26] , som var utbrett i Europa i början av 1900-talet . I Sovjetunionen användes samma princip i den experimentella tekniken "Spectrocolor". För närvarande används en liknande färgseparationsteknik i videoprojektorer med en enda DLP- matris [27] .

Elektronisk slutare

Moderna videokameror som använder fotomatriser som omvandlare av ljus till en videosignal har förmågan att styra exponeringstiden för avläsning av laddningar, vilket funktionellt sammanfaller med egenskaperna hos en mekanisk obturator med variabel öppningsvinkel. Vissa videokameratillverkare kallar den här funktionen för "elektronisk slutare " .  Precis som med en traditionell obturator, med en elektronisk obturator, påverkar exponeringstiden överföringen av jämn rörelse, och vid låga slutartider överförs snabba rörelser fraktionerat, vilket är obehagligt för tittaren. Digitala biokameror som ersätter filmkameror är inte utrustade med en mekanisk slutare. Dess öppningsvinkeljusteringsfunktion utförs av en elektronisk analog integrerad i matrisstyrsystemet.

Vissa modeller av digitalkameror [28] är dock fortfarande utrustade med en mekanisk obturator för att förhindra uppkomsten av rörelseartefakter som genereras av CMOS-matriser som fysiskt behöver blockera ljusflödet vid tidpunkten för avläsning av laddningen. Dessutom tillåter användningen av en mekanisk spegelobturator dig att behålla närvaron av en optisk genomsikt. Till skillnad från filmkameror rör elektroniska inte filmen, och öppningsvinkeln för den virtuella slutaren kan nå 360°, vilket ger den maximala slutarhastigheten till varaktigheten av bildcykeln. Således, vid en fotograferingshastighet på 24 bilder per sekund, kan den maximala slutarhastigheten vara 1/24 sekund, mot 1/48, typiskt för konventionella kameror. Detta gör att du kan fotografera vid lägre ljusnivåer.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , sid. 53.
  2. ↑ 1 2 Photokinotechnics, 1981 , sid. 214.
  3. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , sid. 346.
  4. ↑ Artishevskaya, 1990 , sid. 6.
  5. ↑ The Movie Lover 's Reference Book, 1977 , sid. 193.
  6. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , sid. 269.
  7. ↑ Cameraman's Handbook, 1979 , sid. 110.
  8. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , sid. 54.
  9. ↑ 1 2 Photokinotechnics, 1981 , sid. 215.
  10. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , sid. 62.
  11. ↑ Filmprojektion i frågor och svar, 1971 , sid. 150.
  12. ↑ Grundläggande om bildinspelning och uppspelning, 1982 , sid. 135.
  13. ↑ Konovalov, 2007 , sid. 102.
  14. ↑ Filmutrustning, 1971 , sid. 297.
  15. ↑ 1 2 Amerikansk filmfotograf, 2017 .
  16. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , sid. 354.
  17. ↑ Justering av obturatorn . mediamain. Hämtad 12 juni 2020. Arkiverad från originalet 12 juni 2020.
  18. ↑ Chronicle of a Camera, 2013 , sid. 3.
  19. ↑ Filmutrustning, 1971 , sid. 134.
  20. ↑ Fundamentals of film technology, 1965 , sid. 61.
  21. ↑ Artishevskaya, 1990 , sid. 7.
  22. ↑ Albert Steeman. Klassiska filmkameror  . Encyclopedia of Cinematographers. Hämtad 17 maj 2020. Arkiverad från originalet 10 maj 2020.
  23. ↑ Filmteknologins historia, 2007 , sid. 63.
  24. ↑ Cameraman's Handbook, 1979 , sid. 72.
  25. ↑ Teknik och bioteknik, 2008 , sid. tjugo.
  26. ↑ Cinemacolor.  Det första framgångsrika färgsystemet . American WideScreen Museum. Hämtad 16 maj 2012. Arkiverad från originalet 9 juni 2012.
  27. ↑ Vladislav Kononov. Välj en videoprojektor. Teori och praktik . Ferra.ru (4 maj 2010). Tillträdesdatum: 5 januari 2017. Arkiverad från originalet 6 januari 2017.
  28. ↑ Sony F65 FAQ (på engelska) . Hämtad 4 december 2011. Arkiverad från originalet 2 april 2012.

Litteratur