Obturator (optik)

Obturator ( fr.  obturateur , fra lat.  obturo  - jeg lukker) - en mekanisme af optiske enheder , designet til periodisk at afbryde strålingsstrømmen . En af de vigtigste dele af filmteknologi , herunder filmprojektorer og filmkopimaskiner . I et filmkamera udfører obturatoren den samme rolle som lukkeren i et kamera [1] . Obturatorens arbejde er synkroniseret med springmekanismen, så filmen forbliver ubevægelig fra begyndelsen af ​​åbningen af ​​obturatoren, indtil den er helt lukket [2] .

Den mest almindelige disc obturator er en roterende disc med en eller flere udskårne sektorer . Mindre almindelige er roterende koniske og cylindriske skodder [3] , samt gardinskodder med frem- og tilbagegående bevægelse . I infrarøde moduleringsradiometre kan obturatoren i lukket tilstand være en kilde til referencestråling.

Åbningsvinkel og obturationskoefficient

Hovedkarakteristikken for obturatoren er åbningsvinklen, som bestemmer dens lystransmission. Åbningsvinklen er lig med vinklen af ​​sektorudskæringen af ​​en enkeltblads obturator eller summen af ​​vinklerne af alle udskæringer i en flerblads obturator [2] . Med en anden form end en skive er åbningsvinklen udtrykt ved den samlede rotationsvinkel for obturatordrivleddet, svarende til dets åbne tilstand, når lyset transmitteres frit. Den teoretiske grænse for åbningsvinklen er 360°, hvilket svarer til kontinuerlig lystransmission, mens en massiv uigennemsigtig skive har en nulvinkel. En åbningsvinkel på 180° betyder lige store tidsintervaller mellem lys og mørke.

Åbningsvinklen bestemmer lukkerhastigheden ved optagelse. , hvor  er filmfrekvensen,  er antallet af obturatorblade [4] .

I et filmkamera bestemmer kombinationen af ​​filmfrekvensen og lukkeråbningsvinkel den lukkerhastighed, som den lysfølsomme film modtager under eksponeringen af ​​hvert billede [5] . Den maksimale åbningsvinkel for obturatoren er begrænset af den mekaniske effektivitet af springmekanismen, som ikke er i stand til at flytte filmen øjeblikkeligt. For hurtig betjening af grebet eller den maltesiske mekanisme er fyldt med høje mekaniske belastninger på perforeringen og risikoen for beskadigelse [6] . Derfor overstiger lukkeråbningsvinklen for de fleste filmkameraer sjældent 180°, med undtagelse af specielle modeller, herunder videofilmoptagere [7] . Lukkerens maksimale åbningsvinkel betragtes som en vigtig egenskab ved et biografkamera, da det bestemmer dets egnethed til at optage i naturligt lys uden yderligere belysning. Der findes kameraer med variabel lukkeråbningsvinkel, som giver dig mulighed for at justere lukkerhastigheden med en konstant frekvens. Filmkameraer udstyret med en sådan lukker er velegnede til kombineret filmoptagelse og fremstilling af overgange som "blur" og "blackout" [8] [9] .

Nogle gange betragtes obturatorens hovedkarakteristik som obturationskoefficient , det vil sige forholdet mellem varigheden af ​​den åbne tilstand (eksponering) og rammeændringsperioden.

I filmprojektorer påvirker obturationsfaktoren direkte lyseffektiviteten, hvilket reducerer lystransmissionen, når den falder. Belastningerne på filmen under filmprojektion er dog endnu mere begrænsede end under filmoptagelser, da de i modsætning til filmnegativet påvirker sikkerheden ved, at filmkopien passerer gennem båndmekanismen mange gange . På grund af den maltesiske mekanismes højere effektivitet kunne obturatorens åbningsvinkel i filmprojektorer være større end i filmkameraer, hvis der ikke var behov for yderligere overlapning af lysstrømmen med et tomgangsblad. Ved filmprojektion er obturatoren udstyret med et andet blad, for at eliminere synligt flimren på skærmen, og under projektionen af ​​et billede blokeres lyset to gange [10] . Dette øger flimmerfrekvensen over den fysiologiske tærskel for synlighed, men reducerer lystransmissionen af ​​systemet [11] . I lydfilmsprojektorer har obturatoren et fungerende og et tomgangsblad, som giver en flimmerfrekvens på 48 Hz. I stumfilmsprojektorer, designet til en filmprojektionsfrekvens på 16 billeder i sekundet, havde obturatoren to ledige blade [12] .

Transmission af bevægelse

Ud over lukkerhastigheden afhænger bevægelsens jævnhed på skærmen af ​​lukkeråbningsvinklen. Sløringen af ​​objekter i hurtig bevægelse ved en stor åbningsvinkel maskerer diskontinuiteten af ​​billedet [13] . På samme tid, hvis lukkerhastigheden er for langsom, vil selv genstande, der bevæger sig med høj hastighed, være skarpe. Når det ses, forårsager dette en ubehagelig følelse af strobing (fraktionalitet) af billedet, især udtalt på en stor skærm, hvor hurtigt reagerende perifert syn er involveret. Også med et fald i åbningsvinklen bliver den stroboskopiske effekt mere mærkbar, for eksempel når hjulene roterer i den modsatte retning. Derfor bruges reduktion af lukkerens åbningsvinkel hovedsageligt i scener med stationære genstande eller med et lille bevægelsestempo, hovedsageligt til at skabe filmiske effekter . Ved teknisk og højhastighedsfilmning af hurtige processer anvendes ofte slidsede obturatorer med en ekstrem lille åbningsvinkel [14] . I nogle tilfælde kan for hurtige lukkertider bruges som en kunstnerisk teknik: fotografinstruktør Janusz Kaminsky reducerede bevidst lukkeråbningsvinklen til 45°, når han optog actionscenerne i filmen " Saving Private Ryan ", og opnåede derved en følelse af uvirkelig klarhed af bevægelser og eksplosioner [15] .

Obturator thrust

Afbrydelsen af ​​synkroniseringen af ​​obturatoren med springmekanismen i en filmprojektor fører til en ubehagelig effekt i form af en lodret sløjfe fra lyse billeddetaljer og dens rysten på skærmen. I projektionistisk jargon kaldes dette fænomen "shutter thrust" og bør korrigeres med det samme ved at justere aktuatorerne [16] [17] . Den samme funktionsfejl i filmkameraet forårsager et uopretteligt ægteskab, når billedets lys trækker lodrette "haler" på grund af filmens bevægelse på eksponeringstidspunktet. Nogle filmskabere bruger denne effekt til at skabe illusionen af ​​at optage med et håndholdt nyhedskamera , som f.eks. i actionscener i historiske film. Samtidig styres udtværingseffekten nøje, så billedet ikke ser defekt ud, men kun forlænger højdepunkterne langs filmen en smule. Den doserede "shutter thrust" blev brugt af skaberne af filmene " Full Metal Jacket " og "Saving Private Ryan" i nogle kampscener [15] .

Spejludløser

Efter Anden Verdenskrig blev et koblet syn med en spejlobturator udbredt i de fleste filmkameraer , først brugt i 1937 i det tyske Arriflex 35- kamera [18] [19] . Planet af diskobturatoren 2 af sådanne anordninger er placeret i en vinkel på 45° i forhold til linsens 1 optiske akse , og overfladen af ​​obturatoren, der vender mod linsen, er dækket med et spejllag [20] [9] . Derfor, når rammevinduet 9 er blokeret, ledes hele lysstrømmen fra linsen af ​​obturatoren til det matte glas 3 , der er placeret vinkelret på filmens plan [21] . På en mat overflade opnås således et billede, der er identisk med det, der opnås i rammevinduet med obturatoren åben. Funktionsprincippet for synet, bygget på basis af en spejlobturator, ligner betjeningen af ​​søgeren på et enkelt-linse reflekskamera .

Spejludløseren gør det muligt at fokusere på matteret glas med høj nøjagtighed, uafhængigt af objektivets brændvidde . Derudover er en sådan søger fuldstændig blottet for parallakse og giver dig mulighed for visuelt at kontrollere dybdeskarpheden . Muligheden for gennemsyn eksisterede allerede før spejlobturatoren, for eksempel i Bell & Howell 2709- kameraerne fra 1912: enheden kunne bevæge sig langs guiderne på tværs af den flade base og sætte et rammevindue med film eller matteret glas med et forstørrelsesglas modsat optageobjektivet [22] . Denne metode gjorde dog kun rammen synlig under pauser i optagelsen, og når kameraet kørte, skulle den ekstra palallax-søger bruges til indramning. Kontinuerlig observation var tilgængelig gennem film i Debrie Parvo og nogle andre, men det var forbundet med risikoen for dets belysning gennem en lup og viste sig at være uegnet til de nyeste pankromatiske film med et næsten uigennemsigtigt anti-halationsunderlag [23] .

Spejludløseren lider ikke af nogen af ​​disse mangler, hvilket giver dig mulighed for præcist at indramme og fokusere billedet både under optagelse og når mekanismen er stoppet, hvilket automatisk sætter lukkeren i visningspositionen ved slutningen af ​​optagelsen i de fleste kameraer. I mangel af en sådan automatisering drejes obturatoren manuelt af håndtaget på det generelle drev. Synsfeltet, der vises af det konjugerede trådkors med en spejlobturator, falder nøjagtigt sammen med synsfeltet for ethvert optageobjektiv, hvilket giver dig mulighed for at bruge udskiftelige objektiver og zoomobjektiver uden begrænsninger [24] . Fremkomsten af ​​spejlobturatoren ændrede teknologien i kameramandens arbejde i en sådan grad, at kameraer, der ikke var udstyret med den, blev kaldt "blinde" [25] .

Spejlobturatoren kan være placeret under linsens optiske akse eller ved siden af ​​den (oftest til højre). I det første tilfælde ( Arriflex 35 BL , " Konvas-avtomat ", " Rodina ", " Kinor 16СХ-2М ", " Krasnogorsk ") falder det generelle layout sammen med et enkelt-linse reflekskamera og matteret glas med en forstørrelsesglasindpakning systemet er placeret ovenpå. Mindre almindelig er den laterale obturator: Arriflex 35 , Mitchell BNC R. I dette tilfælde er det matterede glas også på siden sammen med luppens optik. I komplekse filmkameraer (f.eks. 2KSK) fungerer spejllukkeren sammen med en disk- eller konisk lukker, som giver et mere fuldstændigt overlap af rammevinduet og forhindrer at blinke gennem forstørrelsesglasset, når kameraet er stoppet.

Farveadskillelsesobturator

I nogle tidlige farvekinematografisystemer blev en disklukker brugt til farveseparationer . For at gøre dette blev farvede filtre monteret i dets gennemsigtige sektorer . Når en sådan lukker, som oftest var to-bladet, blev drejet, blev tilstødende rammer af filmen eksponeret gennem filtre i forskellige farver og var egnede til at opnå et farvesepareret negativ . Når den resulterende film blev vist, blev den samme obturator brugt, og farveseparerede rammer af positiven blev projiceret gennem obturatordelen af ​​den tilsvarende farve, hvilket skabte en visuel fornemmelse af et farvebillede. Dette princip om farveadskillelse blev for eksempel brugt i Kinemacolor -systemet [26] , som var udbredt i Europa i begyndelsen af ​​det 20. århundrede . I USSR blev det samme princip brugt i den eksperimentelle teknologi "Spectrocolor". I øjeblikket bruges en lignende farveseparationsteknologi i videoprojektorer med en enkelt DLP -matrix [27] .

Elektronisk lukker

Moderne videokameraer , der bruger fotomatricer som konverter af lys til et videosignal, har evnen til at styre eksponeringstiden for aflæsning af ladninger, hvilket funktionelt falder sammen med egenskaberne for en mekanisk obturator med en variabel åbningsvinkel. Nogle videokameraproducenter omtaler denne funktion som "elektronisk lukker " .  Ligesom med en traditionel obturator, med en elektronisk obturator, påvirker eksponeringstiden overførslen af ​​jævn bevægelse, og ved lave lukkertider transmitteres hurtige bevægelser fraktioneret, hvilket er ubehageligt for seeren. Digitale biografkameraer , der erstatter filmkameraer, er ikke udstyret med en mekanisk lukker. Dens åbningsvinkeljusteringsfunktion udføres af en elektronisk analog integreret i matrixkontrolsystemet.

Nogle modeller af digitale kameraer [28] er dog stadig udstyret med en mekanisk obturator for at forhindre fremkomsten af ​​bevægelsesartefakter genereret af CMOS-matricer , der fysisk skal blokere lysstrømmen på tidspunktet for læsning af ladningen. Derudover giver brugen af ​​en mekanisk spejlobturator dig mulighed for at bevare tilstedeværelsen af ​​et optisk gennemsyn. I modsætning til filmkameraer flytter elektroniske ikke filmen, og åbningsvinklen for den virtuelle lukker kan nå 360°, hvilket bringer den maksimale lukkerhastighed til varigheden af ​​billedcyklussen. Ved en optagelseshastighed på 24 billeder pr. sekund kan den maksimale lukkerhastighed således være 1/24 sekund, mod 1/48, typisk for konventionelle kameraer. Dette giver dig mulighed for at optage ved lavere lysniveauer.

Se også

Noter

  1. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , s. 53.
  2. ↑ 1 2 Photokinotechnics, 1981 , s. 214.
  3. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , s. 346.
  4. ↑ Artishevskaya, 1990 , s. 6.
  5. ↑ The Movie Lover 's Reference Book, 1977 , s. 193.
  6. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , s. 269.
  7. ↑ Cameraman's Handbook, 1979 , s. 110.
  8. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , s. 54.
  9. ↑ 1 2 Photokinotechnics, 1981 , s. 215.
  10. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , s. 62.
  11. ↑ Filmprojektion i spørgsmål og svar, 1971 , s. 150.
  12. ↑ Fundamentals of billedoptagelse og -afspilning, 1982 , s. 135.
  13. ↑ Konovalov, 2007 , s. 102.
  14. ↑ Filmudstyr, 1971 , s. 297.
  15. ↑ 1 2 Amerikansk filmfotograf, 2017 .
  16. ↑ Filmprojektionsteknik, 1966 , s. 354.
  17. ↑ Justering af obturatoren . mediamain. Hentet 12. juni 2020. Arkiveret fra originalen 12. juni 2020.
  18. ↑ Chronicle of a Camera, 2013 , s. 3.
  19. ↑ Filmudstyr, 1971 , s. 134.
  20. ↑ Fundamentals of film technology, 1965 , s. 61.
  21. ↑ Artishevskaya, 1990 , s. 7.
  22. ↑ Albert Steeman. Klassiske filmkameraer  . Encyclopedia of Cinematographers. Hentet 17. maj 2020. Arkiveret fra originalen 10. maj 2020.
  23. ↑ Filmteknologiens historie, 2007 , s. 63.
  24. ↑ Cameraman's Handbook, 1979 , s. 72.
  25. ↑ Filmens teknik og teknologi, 2008 , s. tyve.
  26. ↑ Cinemacolor.  Det første vellykkede farvesystem . American WideScreen Museum. Hentet 16. maj 2012. Arkiveret fra originalen 9. juni 2012.
  27. ↑ Vladislav Kononov. Vælg en videoprojektor. Teori og praksis . Ferra.ru (4. maj 2010). Dato for adgang: 5. januar 2017. Arkiveret fra originalen 6. januar 2017.
  28. ↑ Sony F65 FAQ (på engelsk) . Hentet 4. december 2011. Arkiveret fra originalen 2. april 2012.

Litteratur