А. С. ФЁДОРОВ кандидат технических наук и Г. Б. ГРИГОРЬЕВ
К ЧИТАТЕЛЮ
Ваши отзывы и пожелания о книжках «Научно-популярной библиотеки» просим направлять по адресу: Москва, Орликов пер., д. 3, Гостехиздат.
ВВЕДЕНИЕ
В зале медленно гаснут электрические лампы. Смолкает разноголосый говор сотен людей. Проходит несколько секунд, и яркий пучок света, пронизывая темноту, падает на большое полотно экрана. Раздаются звуки боевого марша. И уже проплывают над рубиновой звездой Кремлёвской башни воздушные корабли, проносится мощный паровоз «Иосиф Сталин», советские металлурги неутомимо загружают шихтой сталеплавильные печи, и движется по необъятным колхозным полям красавец комбайн. Начался киносеанс. На экране очередной номер популярного советского киножурнала «Новости дня».
Сотни тысяч зрителей ежедневно посещают кинотеатры нашей страны. В течение полутора-двух часов, не покидая своего города или села, они путешествуют по советской земле, вместе с героями кинофильмов борются с врагами, покоряют природу, переносятся в далёкие исторические времена, приоткрывают завесу будущего.
Вместе с книгой и радио, кино проникло всюду — в города, фабричные посёлки, колхозы.
Кино помогает людям овладевать специальностью, повышать свою квалификацию. Так, тысячи шофёров быстрее и лучше изучили автомашину благодаря специальному кинокурсу «Автомобиль». Колхозники учатся получать высокие урожаи по серии кинофильмов «Беседы агронома». На киноплёнку засняты редкие и сложные хирургические операции; просматривая такие картины, студенты медицинских институтов наглядно учатся своему делу.
Великие организаторы и вожди Советского государства Ленин и Сталин назвали киноискусство самым важным и самым массовым из искусств. За годы Советской власти кинематография выросла в нашей стране в крупную отрасль народного хозяйства. В СССР работает сейчас много первоклассных киностудий, выпускающих художественные, документальные, научно-популярные и учебные кинокартины. Созданы большие заводы и фабрики, производящие киноплёнку и киноаппаратуру. Сеть кинотеатров и кинопередвижек всё гуще и гуще покрывает карту нашей страны. К концу первой послевоенной сталинской пятилетки у нас будет 46 700 киноустановок.
Мастера советской кинематографии создали немало замечательных фильмов, рассказывающих о героическом прошлом нашей Родины, о вождях большевистской партии и Советского государства, о высоких моральных качествах советских людей, об их безграничной любви к Родине, беззаветной преданности партии Ленина — Сталина.
Проникнутое самыми передовыми и благородными идеями — идеями коммунизма — советское киноискусство поставлено на службу человеку, строящему новое общество. Могучая, сложная и постоянно совершенствуемая кинематографическая техника используется у нас для создания правдивых, высокохудожественных фильмов, служит науке и просвещению народа.
Но что такое кино? Какова история этого замечательного изобретения? Каким образом на экране кинотеатра «оживают» недвижные фотографии киноплёнки?
Как в кино рождается звук?
Обо всём этом рассказывается в нашей книжке.
I. КАК РОДИЛОСЬ КИНО
Далеко в Азии, в Тувинской автономной области, на скалах сохранились древние рисунки. Тысячи лет назад люди высекли на камне изображения оленей, волка и других животных. На этих рисунках звери изображены как бы в движении: бегущие олени (рис. 1), прыгающая рысь.
И не только в далёкой Туве, но и в других местах нашей Родины, во многих странах мира были найдены подобные рисунки. Ещё в глубокой древности люди научились воспроизводить окружающую их жизнь в рисунках и слепках из глины (скульптурах). Художники всех времён и народов старались изобразить жизнь такой, какова она есть в действительности, то-есть в движении.
Но самая яркая, самая «живая» картина или скульптура могут запечатлеть только одно мгновение жизни. Так, скульптура, изображающая бегуна, передаёт один как бы застывший момент бега. А как заманчиво было бы получить движущиеся изображения.
Рис. 1. Тысячи лет назад были сделаны эти рисунки на скалах нынешней Тувинской автономной области.
Такие попытки делались давно. Более ста лет назад появилась любопытная игрушка — стробоскоп (рис. 2). Сделана она была очень просто. На небольшой оси укреплялись два картонных круга. На одном из них помещались рисунки какой-либо движущейся фигурки в различных последовательных положениях её движения; изображался, например, мальчик, прыгающий через верёвочку (рис. 3). Каждый последующий рисунок немного отличался от предыдущего, воспроизводил новый момент движения мальчика, новое положение верёвочки.
На втором круге делались длинные узкие щели. При этом каждая щель приходилась как раз против рисунка, помещённого на первом круге.
Рис. 2. Простейший стробоскоп — первый прибор, с помощью которого можно было наблюдать «ожившие» рисунки.
Если привести круги стробоскопа в движение и смотреть на вращающиеся рисунки со стороны круга со щелями, то наблюдателю кажется, что фигурка движется — мальчик взмахивает руками и ловко перепрыгивает через верёвочку.
В дальнейшем стробоскоп был усовершенствован. Картонные круги были заменены цилиндром с узкими параллельными щелями (рис. 4). В него вкладывалась полоска бумаги с изображением людей или животных в различные моменты их движения. При этом, как и в стробоскопе старого устройства, против каждой щели в стенке цилиндра приходился отдельный рисунок. Цилиндр устанавливался на вертикальную ось и мог быстро вращаться. Наблюдателю, смотрящему на рисунки сквозь щели вращающегося цилиндра, казалось, что изображения «оживали», люди и животные приходили в движение.
Рис. 3. Серия последовательных изображений прыгающего ребёнка, сделанная для стробоскопа.
Так, ещё задолго до изобретения кино простая игрушка позволила впервые получить движущиеся изображения.
Почему же неподвижные рисунки, помещённые на вращающемся круге стробоскопа, кажутся движущимися? Нехитрый опыт поможет нам ответить на этот вопрос.
Вечером, сидя вблизи горящей лампы, попробуйте на две-три минуты закрыть глаза. Затем откройте их на короткий момент, посмотрите прямо на свет и вновь закройте. На тёмном фоне закрытого века вы ясно увидите светлое изображение лампы. Этот опыт говорит о том, что увиденное исчезает из нашего сознания не сразу, а задерживается в нём на некоторое, правда очень короткое, время. Глаза уже закрыты, они не видят предмета, но его зрительное ощущение ещё живет в нашем сознании.
Если в темноте быстро вращать тлеющую лучину, возникает сплошной огненный круг.
Это интересное явление объясняется той же особенностью нашего зрения. Светящаяся точка — конец лучины — быстро перемещается по окружности. Зрительное ощущение от одного положения точки ещё не успело сгладиться, исчезнуть, как возникло новое ощущение от её соседнего положения. Зрительные ощущения отдельных положений вращающейся лучины складываются, и перед глазами возникает светящаяся окружность.
Можно сделать ещё и такой опыт. Нарисуйте на картонном квадратике клетку, а на обороте его — птичку. Укрепите этот квадратик на волчке и заставьте волчок быстро вращаться (рис. 5). Вы увидите, что два различных изображения сольются в одно, и птичка окажется внутри клетки. В этом случае, как и в предыдущих, рисунок с одной стороны вращающегося квадратика ещё не успевает исчезнуть из нашего сознания, как на его место накладывается рисунок второй стороны квадратика.
Таким образом мы воспринимаем два рисунка, как одно изображение.
Сохранение зрительных впечатлений объясняется сложными процессами, происходящими в наших органах зрения. Учёные установили, что человеческий глаз сохраняет зрительные впечатления в течение примерно 0,1 доли секунды. Значит, если промежуток времени, разделяющий два зрительных впечатления, не превышает 0,1 доли секунды, то эти впечатления сливаются одно с другим.
Рис. 4. Этот стробоскоп уже более совершенен. Картинные диски заменены в нём вращающимся барабаном с узкими щелями.
Именно благодаря этой особенности нашего зрения и «оживают» рисунки в стробоскопе. Когда мы смотрим на вращающийся круг или цилиндр этого прибора, наш глаз улавливает отдельные фигурки, быстро мелькающие сквозь щели. Однако промежутки времени между чередующимися изображениями настолько малы, что зрительное впечатление от одной фигурки ещё не исчезает, как глаз видит уже следующую фигурку. В результате мы видим непрерывное движение.
Рис. 5. При быстром вращении два рисунка сливаются в один.
Попробуйте замедлить вращение кругов стробоскопа, и впечатление непрерывности движения исчезнет. Наш глаз будет видеть каждое изображение фигурки отдельно. Вращайте круги быстрее, и нарисованные фигурки снова «оживут».
Описанные приборы, в сущности, не имеют ничего общего с современным кинематографом. Они лишь помогают нам понять ту особенность нашего зрения, которая позволяет воспринимать отдельные, быстро сменяющиеся рисунки, как процесс непрерывного движения изображённых на этих рисунках фигурок.
В основу кинематографии были положены два других важных изобретения XIX века — фотографический аппарат и проекционный фонарь. Необходимой частью этих аппаратов является увеличительное стекло, двояковыпуклая линза. С нею мы поэтому сначала и познакомимся.
Кто не знает обычного увеличительного стекла, похожего на зёрнышко чечевицы. Если такое стекло — его называют также двояковыпуклой линзой — поместить между каким-либо предметом и глазом, то изображение предмета кажется наблюдателю увеличенным в несколько раз.
Рис. 6. Прямолинейный луч света, попав в другую среду — в воду, изменяет своё направление, преломляется.
В чём секрет такого увеличения? Чем объяснить, что предметы, если смотреть на них через двояковыпуклую линзу, кажутся нам больше своей действительной величины?
Чтобы хорошо понять причину этого явления, надо вспомнить о том, как распространяются лучи света.
Повседневные наблюдения убеждают нас в том, что свет распространяется прямолинейно. Вспомните, например, как иногда солнце, скрытое облаками, пронизывает их прямыми, ясно видимыми пучками лучей.
Но всегда ли лучи света прямолинейны? Оказывается, не всегда.
Проделайте, например, такой опыт.
В ставне, плотно прикрывающем окно вашей комнаты, сделайте небольшое отверстие. Луч света, пройдя сквозь это отверстие, «прочертит» в тёмной комнате прямолинейный след. Но поместите на пути луча банку с водой, и вы увидите, что луч, попав в воду, изменит своё направление, или, как говорят, преломится (рис. 6).
Таким образом, преломление световых лучей можно наблюдать тогда, когда они попадают в другую среду. Так, пока лучи идут в воздухе, они прямолинейны. Но как только на их пути встречается какая-то другая среда, например вода, свет преломляется.
Вот такое же преломление испытывает луч света и в том случае, когда он проходит через двояковыпуклое увеличительное стекло. При этом линза собирает световые лучи в узкий заострённый пучок (этим, кстати сказать, и объясняется то, что с помощью увеличительного стекла, собирающего лучи света в узкий пучок, можно на солнце поджечь папиросу, бумагу и пр.).
Но почему же линза увеличивает изображение предмета?
А вот почему. Посмотрите невооружённым глазом на какой-нибудь предмет, например на лист дерева. Лучи света отражаются от листа и сходятся в вашем глазу. Теперь поместите между глазом и листом двояковыпуклую линзу. Световые лучи, проходя через линзу, будут преломляться (рис. 7). Однако человеческому глазу они не кажутся ломаными. Наблюдатель по-прежнему ощущает прямолинейность лучей света. Он как бы продолжает их дальше, за линзу (см. пунктирные линии на рис. 7), и предмет, наблюдаемый через двояковыпуклую линзу, кажется наблюдателю увеличенным!
Ну, а что произойдёт, если лучи света, вместо того, чтобы попасть в глаз наблюдателя, будут продолжены дальше? После пересечения в одной точке, называемой фокусом линзы, лучи вновь разойдутся. Если на их пути поставить зеркало, мы увидим в нём увеличенное изображение того же листа (рис. 8). Однако оно представится нам уже в перевёрнутом виде. И это вполне понятно. Ведь после пересечения в фокусе линзы световые лучи идут дальше в том же прямолинейном направлении. Естественно, что при этом лучи от верхушки листа направляются вниз, а лучи, идущие от его основания, отразятся в верхней части зеркала.
Рис. 7. Проходя через линзу, световые лучи преломляются. Однако наблюдателю они не кажутся ломаными. Поэтому и предмет, наблюдаемый через двояковыпуклую линзу, кажется увеличенным.
Рис. 8. После пересечения в фокусе линзы световые лучи идут дальше, в том же прямолинейном направлении. Мы увидим в зеркале изображение того же листа, но в увеличенном и обратном виде.
Вот это свойство двояковыпуклой линзы — способность собирать лучи света в одной точке — и используется в фотографическом аппарате.
Поместите двояковыпуклую линзу в отверстие, сделанное в стенке небольшого ящика. Внутри ящика, на его противоположной стенке, появится перевёрнутое изображение того предмета, к которому обращена линза. Если сделать одну из стенок, например стенку с линзой, подвижной, то можно найти такое её положение, при котором изображение в ящике получится удивительно отчётливым.
Фотографический аппарат очень напоминает по своему устройству описанный ящик.
Существует много типов фотографических аппаратов; они отличаются друг от друга размерами, формой, устройством. Но общие принципы устройства и основные части у всех фотографических аппаратов примерно одинаковы. Каждый фотоаппарат состоит из светонепроницаемой коробки (рис. 9), так называемой камеры, на передней стенке которой находится двояковыпуклая линза или несколько линз, собранных в металлической трубке — оправе. При фотографировании трубка с линзами всегда направлена на снимаемый предмет — объект; поэтому она называется объективом. В заднюю стенку коробки вделано матовое стекло; на нём, как на экране, получается изображение снимаемого предмета.
С помощью специальных винтов объектив фотоаппарата может перемещаться, отодвигаясь от матового стекла или приближаясь к нему. Чтобы облегчить передвижение объектива, боковые стенки аппарата часто делаются в виде гармоники из тонкой кожи или плотной материи, непроницаемой для света.
Рис. 9. Простейшая схема устройства фотографического аппарата.
Как производится фотографирование? Прежде всего, передвигая переднюю стенку, аппарат наводят на фокус, то-есть получают на матовом стекле наиболее чёткое изображение снимаемого предмета.
Теперь задача состоит в том, чтобы «удержать» полученное световое изображение на долгое время. Это достигается с помощью светочувствительных пластинок.
Известно, что многие химические вещества видоизменяются под действием лучей света. Таковы, например, некоторые соединения серебра: бромистое серебро, хлористое серебро и другие. Такие вещества называются светочувствительными. Их-то и используют для изготовления фотографических пластинок.
Для этого на специальных фабриках светочувствительный слой, состоящий из солей серебра и связывающего вещества — желатина, наносится на стеклянную пластинку или тонкую плёнку из целлулоида. Полученные таким образом светочувствительные пластинки хранятся в темноте, а обрабатываются после фотографирования только при слабом красном свете, который не влияет на светочувствительный слой.
Современные фотографические пластинки и плёнки обладают очень высокой светочувствительностью. Достаточно несколько сотых или даже тысячных долей секунды, чтобы лучи света, идущие от снимаемого предмета, навсегда запечатлели его изображение на светочувствительном слое пластинки. Это позволяет сфотографировать даже падающий камень или летящий снаряд!
Светочувствительные пластинки помещаются в плоский светонепроницаемый ящичек — кассету. Когда наводка фотографического аппарата на фокус закончена, матовое стекло из аппарата вынимается, и на его место вставляется кассета с пластинкой. Объектив аппарата плотно закрывается особым колпачком или шторкой — затвором. Затем передняя стенка кассеты, обращённая к объективу, отодвигается, открывая пластинку, и фотоаппарат готов для съёмки.
После этого фотограф быстрым движением открывает на короткое время объектив и тут же закрывает его вновь. Снимок сделан.
Поделиться книгой: