Хронофотография как сделать
Обновлено: 08.07.2024
1888 год. Всегда под рукой
Уже в конце XIX века существовала мода на технику миниатюрных размеров. За приличную сумму любой желающий мог заказать фотоаппарат, чтобы тайно снимать членов семьи и друзей.
1902 год. Невиданные размеры
Огромная камера, построенная по заказу вагоностроительной компании Пульмана для съемки поезда, весила 635 килограммов, для ее установки требовалось 15 рабочих, а снимки получались более двух метров в длину.
1906 год. Свет в глаза
Немецкий путешественник Карл Георг Шиллингс был первым человеком, отправившимся в Африку, чтобы запечатлеть диких животных в их естественной среде. Снимать в темноте ему помогал усовершенствованный магниевый аппарат для вспышек.
1907 год. Игры с воображением
1912 год. Необыкновенная съемка
1913 год. Хронофотография
Ученый Этьен-Жюль Маре разработал аппарат, способный не просто снять объекты в движении (как кинокамера), а разложить изображение по фазам. Это позволило изучить, как перемещаются в пространстве разные объекты: от насекомых до человека.
1914 год. Пернатый разведчик
Первые фотографии, снятые с помощью аппаратов, закрепленных на груди у голубей, были сделаны в 1903-м в Германии, а с 1910 года птиц стали привлекать к военной службе для фотографирования расположения неприятельских войск. Аппарат был рассчитан всего на восемь снимков, вес его составлял 250 граммов.
Сегодня читают
iPhone/iPad-версия журнала
Интерактивная версия журнала для iPad, iPhone, iPod и Android
Журнал Вокруг света
Главный редактор: Сарханянц К. Р.
Любое воспроизведение материалов сайта без разрешения редакции воспрещается.
Контактные данные редакции для государственных органов (в том числе для Роскомнадзора):
--> FISHKINET
На что жалуетесь?
Продолжая просматривать сайт, вы подтверждаете, что ознакомились с политикой конфиденциальности и соглашаетесь на использование файлов cookie. Ok
Человеческий глаз – совершенный инструмент. Он видит окружающую реальность с недостижимой для многих представителей животного мира четкостью и во всем ее потрясающем многоцветье. И все же страсть человека к познанию давно превысила возможности драгоценного дара природы. Чтобы увидеть мгновение, понадобилась дополнительная работа разума.
Инерционность сетчатки глаза, не позволяющая нам зрительно воспринимать изменения, происходящие быстрее примерно 1/20 секунды, оказалась одновременно и благом для развития культуры, и препятствием для научного поиска. Благом, ибо лишь благодаря этой особенности зрения появилась Великая Иллюзия последнего столетия — кинематограф. Но — вот парадокс! — отправной точкой рождения кино стало желание заглянуть в недоступные глубины скоротечного.
В 1878 году американец Идвард Майбридж решил использовать фотосъемку для решения не бог весть какой фундаментальной научной задачи. Он хотел получить ответ на вопрос: отрывается ли хоть на мгновение от земли скачущая рысью лошадь, или в любой момент хотя бы одна ее нога сохраняет контакт с почвой. Простое наблюдение ответа не давало, сколько ни всматривался пытливый взгляд в стремительную дробь копыт. Однако к тому моменту фотографические технологии уже существовали около полувека, так что светочувствительности пластинок и скорости затвора вполне бы хватило для того, чтобы запечатлеть искомый миг полного отрыва всех четырех ног от поверхности. Если он, конечно, имел место на самом деле. Но как его поймать, этот миг?
Майбридж нашел выход. Он поставил вдоль участка дороги, по которой предстояло проскакать лошади, несколько фотокамер в ряд. Затвор каждой из камер приводился в действие тросом, натянутым поперек пути коня и всадника. Скачущая лошадь, задевая копытами тросы, заставляла затворы срабатывать, и в итоге появилась последовательность снимков, запечатлевших разные фазы бега. Решение частной задачи (лошадь, идущая рысью, все-таки отрывается от земли) привело к появлению первого опыта скоростной съемки. А менее чем через два десятилетия от идеи создания последовательности фотографий, отражающих быстро сменяющиеся фазы движения (хронофотография), изобретательский гений пришел к мысли о последовательной демонстрации этих изображений с целью получения движущейся картинки. Так возник кинематограф.
Мгновение электрического тока
Развитие технологий XX века превратило решение задачи, над которой ломал голову Майбридж, в детскую забаву. Уже в начале 1930-х компания Eastman Kodak выпустила 16-мм кинокамеру, которая была способна вести съемку со скоростью 1000 кадров в секунду. Этого вполне достаточно, для того чтобы в деталях рассмотреть любые скоротечные движения в живой природе. Но наступала ядерная эпоха, и науку уже интересовали процессы с несравнимо более мелким временным масштабом.
Использование светочувствительных матриц типа ССD вместо пленки позволяет обойтись без механических устройств и движущихся частей. Благодаря делителю пучка света и фотоусилительным устройствам все матрицы получают одновременно одно и то же изображение.
Но когда Эдгертона привлекли к работам по исследованию начальных стадий ядерного взрыва, выяснилось, что даже одна микросекунда — это бесконечно долго, для того чтобы рассмотреть все фазы рождения атомной вспышки. С целью и дальше расщеплять мгновение, в 1940-х годах ученый создал специальную камеру Rapatronic, способную производить снимки с выдержкой 10 наносекунд, или 10 миллиардных долей секунды.
Для этого был разработан специальный затвор с применением так называемой ячейки Керра. Ячейкой Керра называется поляризационный фильтр, который под воздействием электрического импульса может почти мгновенно изменять направление поляризации. В момент срабатывания затвора на промежуток времени в 10 наносекунд поляризация ячейки совпадала с направлением поляризации другого фильтра, открывая путь свету ядерной вспышки к светочувствительной пластине.
Представить себе лентопротяжный механизм, передвигающий кадр с такой же немыслимой скоростью, просто невозможно, поэтому камера Rapatronic делала лишь один снимок, а чтобы поймать нужную фазу, пришлось воспользоваться старым добрым методом Майбриджа. Для фотографирования начальной стадии взрыва использовалось до десяти камер, которые производили снимки последовательно друг за другом.
Зеркала и турбины
В другом варианте зеркало, на котором фокусируется изображение, полученное от объектива, остается неподвижным, зато вокруг него с огромной скоростью вращается барабан, по периметру которого закреплен отрезок пленки. Есть схожие конструкции, где вращающееся зеркало имеет несколько отражающих граней. Луч света, им отброшенный, прежде чем попасть на пленку, проходит через систему передаточных линз и зеркал, благодаря которой изображение на пленке разбивается на отдельные кадры.
Со скоростью электронов
Опыт Майбриджа в каком-то смысле пригодился уже на совершенно новом этапе развития скоростной фото- и киносъемки, связанном с появлением светочувствительных матриц CCD. Идея последовательного включения фотокамер для запечатления фаз стремительного движения трансформировалась в концепцию последовательного включения матриц. В одной из конструкций сверхскоростных камер, использующих ССD, свет, отражающийся от снимаемого предмета, сначала попадает в объектив, затем разделяется на несколько лучей, каждый из которых, пройдя через фотоэлектронный усилитель, фокусируется на отдельной матрице. Иными словами, в каждый момент съемки все матрицы получают одно и то же изображение. Съемка ведется путем последовательного включения-выключения матриц, причем время экспозиции и временной промежуток между экспозициями измеряются в наносекундном масштабе. Экспозициями управляет компьютер.
Такая схема имеет очевидные преимущества, так как позволяет обойтись без движущихся частей и прецизионной механики, используя лишь оптические и полупроводниковые технологии.
Эдвард Майбридж. Лошадь в движении. 1878 год Wikimedia Commons
Нельзя сказать, что кинематограф обязан ему своим появлением: как и в случае фотографии, в этом направлении работали несколько исследователей одновременно, — но работа Майбриджа пригодилась Томасу Эдисону в создании первого коммерческого кинопроектора, который, в свою очередь, уступил первенство изобретению братьев Люмьер.
В 1870-х снимки Эдварда Майбриджа перевернули представление о том, на что способна фотография и что она может дать науке. С приходом эпохи Люмьеров его слава как первопроходца потускнела, но работы продолжали вдохновлять если не изобретателей, то художников — от европейских футуристов до Фрэнсиса Бэкона.
Читайте также: