В том же году железнодорожный магнат Генри Виллард (1835-1900), акционер «Эдисон Электрик Лайт Компани», выдал Эдисону подряд на установку автономной системы освещения на пароходе «Колумбия», самом быстром корабле того времени длиной 110 м и водоизмещением 3200 тонн. Цепь, включающая 115 лампочек, питалась группой из четырех генераторов типа «Мэри Энн». В тесных корабельных помещениях электрический свет был удобнее газового. Несмотря на небольшие размеры, можно считать, что это была первая коммерческая электростанция, так как впервые система Эдисона была установлена за пределами Менло-Парка.
Инвесторы «Эдисон Электрик Лайт», однако, отказались вкладывать в дело те несколько миллионов долларов, которые запрашивал Эдисон для начала массового производства и продажи на рынке электрических установок и аксессуаров к ним. Они хотели продавать лицензии третьим лицам и получать с таких сделок проценты, а не решать сами разнообразные проблемы при запуске производства. Инвесторы знали, что нужно еще разработать огромное количество компонентов, например новые паровые и динамо-машины, и, кроме того, множество видов дополнительных элементов, включая изоляторы.
Эдисон отдавал себе отчет: он сможет воплотить свою мечту и остаться на лидирующих позициях в том секторе, куда уже стали проникать сильные конкуренты, только если спроектирует и построит сам все необходимые элементы для установки домашнего освещения, вплоть до самой мелкой детали. И вот в 1880 году, в возрасте 33 лет, он рискнул поставить на это все свои деньги. Эдисон, со своими сотрудниками Джонсоном, Бэчлором и Эптоном, выступавшими в качестве миноритарных акционеров, превратил старый сарай поблизости от Менло-Парка в фабрику по производству электрических лампочек. Вместе они основали в Нью-Йорке компанию «Эдисон Машин Воркс» для производства ламповых патронов, выключателей, предохранителей, цоколей и, уже во вторую очередь, динамо-машин. Впоследствии была создана компания «Эдисон Электрик Иллюминейтинг», которая специализировалась на освещении домов и улиц Нью-Йорка от большой электростанции. Увидев определенные успехи изобретателя, главные банковские финансисты, а также железнодорожные и телеграфные инвесторы на сей раз согласились вложить в фирму свои капиталы. Полный энтузиазма и энергии, Эдисон переехал в Нью-Йорк, чтобы приняться за трудную задачу электрификации города.
В феврале 1881 года Эдисон приобрел роскошную виллу в четырех остановках от Пятой Авеню (одного из самых престижных районов Нью-Йорка), собираясь устроить там свою штаб-квартиру и выставочный зал для презентаций своих новых изобретений. Электрическая система освещения этого здания в дальнейшем стала образцом тех, которые устанавливались в жилых помещениях, начиная с резиденций самых могущественных семейств Вандербильтов и Морганов.
Придуманное Эдисоном устройство, позднее названное диодом.
Эдисон выбрал район, представлявший собой квадрат стороной 800 м, ограниченный Уолл-Стрит и Ист-Ривер. Там проживали многие финансисты и предприниматели. Чтобы приобрести клиентуру, он предлагал им заменить газ электричеством по цене газа и, опираясь на расход газа, регистрировавшийся в каждом доме, рассчитывал потребность в электроэнергии.
В муниципальных строениях 104 и 106 по Герк-Стрит, недалеко от порта, была организована фабрика тяжелого машиностроения, где началось производство нового поколения динамо-машин, над которыми работала сотня рабочих. До этого времени генераторы Эдисона могли обеспечить энергией 60 лампочек, то есть вырабатывали в современных терминах по 6 кВт — слишком мало для планируемой им электростанции.
Эдисон хотел разработать генератор, способный соединяться с паровой машиной напрямую, без необходимости использовать ременную или другую передачу. Однако чтобы обеспечить напряжение 110 вольт, машинам следовало работать с большой скоростью, около 1000 оборотов в минуту, что далеко превосходило возможности паровой машины. Эдисону нужно было сконструировать паровую машину мощностью от 120 л.с., которая вращалась бы со скоростью 350 об/мин, приводя в движение новые генераторы, способные питать 1200 ламп.
Электрическая станция должна была располагаться в центре городской сети. Эдисон выбрал два здания — 255 и 257 по Перл-Стрит, — чтобы установить там первую электростанцию в США. На верхнем этаже, на железном каркасе, можно было расположить до шести новых динамо-машин разного веса и мощностью вплоть до 147 кВт (200 л.с.). За свои гигантские размеры они получили имя «Джамбо» в честь знаменитого слона (см. рисунок 8).
Котлы паровых машин, которые двигали генераторы, располагались этажом ниже. По соображениям безопасности Эдисон проложил под землей 25 км электрических проводов, использовав для этого трубы по 6,8 м длиной.
Первый запуск двух из динамо-машин в июле 1882 года закончился фиаско: скорость вращения не поддавалась нужной регулировке, из-за чего эти машины мешали друг другу.
РИС. 8
Данная проблема была решена позже с помощью центробежного регулятора. В сентябре, из предосторожности, в преддверии официального открытия станции, была введена в строй только одна машина: вместо того чтобы, как задумывалось изначально, подавать электричество в тысячи домов, она смогла зажечь только 400 лампочек у 85 клиентов. Дооборудование станции Эдисоном проходило медленно и осложнялось различными инцидентами, в частности пожарами, вызванными коротким замыканием.
Пройдет еще немало лет, прежде чем электричество станет доступным во многих населенных пунктах. Система, спроектированная Эдисоном и работающая на постоянном токе, нормально функционировала в крупных городах и на изолированных предприятиях, где достаточно было подавать электричество в одно здание — на фабриках или в магазинах. Проблема состояла в том, что при протяженности линии примерно больше одного километра потери тока делали ее неэффективной. Эдисон увеличил расстояние, на которое можно было передавать энергию, добавив третий нейтральный провод, но даже тогда он в 1885 году вынужден был столкнуться с конкуренцией со стороны переменного тока. Переменный ток был более экономичен при передаче на большие расстояния, так как его напряжение очень легко увеличить с помощью трансформатора, что позволяет уменьшить потери при транспортировке, а затем его напряжение так же легко понизить, чтобы сделать ток пригодным для домашнего использования. На самом деле динамо-машина Эдисона производила переменный ток, но щетки превращали его в постоянный. Однако изобретатель упрямо отказывался разрабатывать системы на переменном токе. На самом деле он вложил слишком много денег в установку текущей системы и не мог просто так сдаться. Битва, которую изобретатель повел против адептов переменного тока — питтсбургского магната Джорджа Вестингауза (1846-1914) и изобретателя и инженера Николы Тесла (1856-1943), — вошла в историю как «война токов». Когда акционеры его электрической компании обязали Эдисона применить при создании самоходного экипажа технологии переменного тока (в 1891 году), было уже поздно. В феврале 1892 года финансисты электрического сектора промышленности принудили «Эдисон Электрик Лайт Компани» к слиянию с другой компанией, «Дженерал Электрик», в результате чего Эдисона отодвинули на второй план.
ГЛАВА 6
Движущиеся картинки: кинетоскоп
Последним местом, где создавались изобретения Эдисона, стал большой научно- исследовательский комплекс, построенный им в Вест- Оранже, в штате Нью-Джерси. Там Эдисон разработал новаторский кинематографический аппарат — кинетоскоп, и питал в отношении его весьма амбициозные планы, задумываясь о звуковых фильмах и трехмерном изображении. С помощью предприятий, контролируемых им, Эдисону предстояло найти себе нишу в индустрии развлечений. Однако на волне успеха он удержался скорее благодаря своим предпринимательским способностям, нежели новым изобретениям.
Мэри Эдисон, первая жена изобретателя, умерла в 1884 году, не дожив и до 30 лет. Эдисон — старше ее на шесть лет — отреагировал на эту потерю с головой уйдя в работу. Миллионер и управляющий крупнейшими промышленными компаниями, он тут же стал одним из самых завидных женихов страны. В 1885 году Эдисон познакомился с 18-летней девушкой по имени Мина Миллер, которой удалось пробудить в нем интерес к жизни за пределами лаборатории. Пара поженилась в начале следующего года.
Объездив несколько мест в поисках летнего домика, новобрачные наконец увидели большую виллу Гленмонт в дворцовом стиле, расположенную в Вест-Оранже, штат Нью-Джерси. Очарованный этим местом, изобретатель решил не только поселиться там со своей новой семьей, но и построить поблизости обновленную, более просторную лабораторию и жилой комплекс для сотрудников. Так в 1888 году в Вест-Оранже появилась самая большая — в десять раз крупнее Менло-Парка — и самая совершенная исследовательская лаборатория в мире.
Главное здание исследовательского комплекса представляло собой четырехэтажную кирпичную постройку 76 м длиной. В нем помещались библиотека на 10000 томов, коллекция химических веществ, механические мастерские, склады, моторный зал и электрическая лаборатория. Огороженный колючей проволокой периметр патрулировался охраной. Исследовательская команда состояла из научных экспертов, чертежников и проектантов. Ее численность достигала 60 человек. Каждое утро ответственные по отделам информировали лично Эдисона о продвижении исследований. Лабораторные ассистенты распределялись по разным проектам, а Эдисон руководил общим процессом, участвуя в нем на разных уровнях и стараясь каждый день посещать все отделы. Иногда он удалялся в уединенный флигель, чтобы там спокойно заниматься опытами.
Задача, поставленная Эдисоном перед своей лабораторией, заключалась в том, чтобы изобретать полезные, нужные всем вещи, которые люди хотели бы покупать по приемлемой цене. Но несмотря на обширные площади и современные установки, Эдисону так и не удалось превзойти те изобретения, которые родились в спартанском деревянном бараке Менло- Парка. Достигнув вершин в производстве электрооборудования, он посвятил себя окончательному совершенствованию фонографа — как уже говорилось, пытаясь вернуть себе позиции в индустрии развлечений. Эдисон все еще был с головой погружен в борьбу за свои фонографические «записи» против угрозы со стороны дисков, когда натолкнулся на новый революционный тип устройств, суливший такие коммерческие возможности, о которых он даже не смел мечтать: прибор для показа движущихся картинок.
Идея изобразить движение уходит корнями в древность. Египтяне были знакомы с научным принципом «визуальной инерции», о чем свидетельствуют рисунки на фасадах некоторых их храмов, где изображены фигуры в разных фазах движения: если смотреть на них со скачущей лошади, возникает оптическая иллюзия, будто они движутся. Но для рождения настоящего кинематографа требовались вмешательство науки и технологический уровень, которого удалось достичь только в XIX веке. В 1824 году секретарь Лондонского королевского общества Питер Марк Роже (1779-1869), врач, физик и математик, опубликовал труд «Инерция зрения при движущихся объектах», в котором утверждал, что глаз сохраняет изображение какую- то долю секунды после того, как человек уже не видит предмет. Таким образом, мозг обладает порогом восприятия, за которым изображения кажутся непрерывными. Кинематографический стандарт — 24 кадра в секунду — укладывается в этот порог восприятия, на который накладывается стробоскопический эффект (изученный позже), что облегчает ментальную связь между кадрами и позволяет видеть серию статических изображений как единое и непрерывное движение.
РИС. 1
В последующие годы многие изобретатели, вдохновленные теорией Роже, придумали свои устройства (в их названии обычно присутствовали древнегреческие корни), направленные на создание иллюзии движения. Чаще всего такие изобретения становились игрушками. Самым совершенным из подобных аппаратов был праксиноскоп (см. рисунок 1) французского изобретателя Эмиля Рейно, появившийся в 1878 году. Он состоял из вращающегося барабана с кольцом из зеркал в центре. Рисунки располагались на внутренней стенке барабана, и когда он вращался, их отражение в зеркалах создавало иллюзию непрерывного движения.
РИС. 2
Через несколько лет Рейно разработал усовершенствованную модель, которая была предназначена для массовых демонстраций и стала известна как оптический театр (см. рисунок 2). С помощью «волшебного фонаря» — прибора, проецирующего на экран картинки посредством системы линз, — изобретатель создал то, что некоторые считают первыми мультфильмами. «Светящиеся пантомимы» состояли из неподвижного фона, на котором двигались рисунки, размещенные на длинной ленте с более чем 500 кадрами, перфорированной так, чтобы колесо могло быстро ее протягивать. В США и в Европе начали делать анимированные фильмы, нарисованные от руки на прозрачной пленке, которые быстро завоевали любовь зрителей среднего класса. Выяснилось, что если нарисовать 16 рисунков и прокрутить их за секунду, инерция зрения объединяет их в одно непрерывно движущееся изображение.
Тауматроп
Фенакистископ
Стробоскоп
Зоотроп
Однако на самом деле своим появлением кинематограф полностью обязан фотографии. Собственно, кинематография определяется как искусство представления движения посредством фотографии. Путь к кинематографу начался в первой четверти XIX века, когда французский химик Нисефор Ньепс (1765-1833) в поисках путей улучшения техники литографии обнаружил, что некоторые изображения в камере-обскуре можно химически зафиксировать. Его первая фотография появилась в 1826 году и представляла собой пейзаж, на экспозицию которого ушло восемь часов. Незадолго до смерти Ньепс поделился своими идеями с изобретателем Луи Дагерром (1787-1851). Последнему удалось снизить время экспозиции до 30 минут, из-за чего именно он считается отцом фотографии, получившей название «дагерротип».
Новое изобретение быстро завоевало популярность в Европе, и с 1850 года фотография начала заменять живопись в изображении действительности. Как только скорость химического воздействия реактивов увеличилась, то есть когда фотография стала быстрее реагировать на свет, проходящий через объектив фотоаппарата, стало возможно фотографировать объекты в движении, а не в фиксированных позах, изображающих такое движение. Начиная с этого времени многие фотографы делали снимки движущихся объектов. Первым значительным вкладом в будущее появление кинематографа стала серия фотографий движущихся объектов, сделанная Эдвардом Мейбриджем (1830-1904) между 1872 и 1877 годами. Губернатор Калифорнии предложил ему увековечить движение лошади на скачках, проводимых в Пало-Альто, и разрешить вопрос, давно стоявший перед любителями лошадей. Речь шла о том, чтобы проверить, действительно ли при галопе лошадь в какие- то моменты не касается земли копытами. Мейбридж протянул поперек движения животного ряд веревок, каждая из которых была соединена с одним из 24 фотоаппаратов. При движении лошадь задевала за веревки, а те открывали объективы фотокамер. Таким образом Мейбридж получил серию фотографий с отдельными стадиями лошадиного бега и поместил ее затем в стробоскоп, воспроизведя в точности движения лошади. Его работа и идеи побудили многих изобретателей заняться разработкой подобных систем.
В феврале 1888 года Мейбридж собрал конференцию, где устроил демонстрацию своего зоопраксископа — устройства, с помощью которого он проецировал последовательность изображений со стеклянного диска. Эдисон в это время находился в своей лаборатории, расположенной неподалеку, вместе со своим официальным фотографом Уильямом Лори Диксоном. Пару дней спустя Мейбридж посетил комплекс в Вест- Оранже, где представил свое изобретение, так как он предполагал объединить фонограф со своим прибором, чтобы звук и изображение воспроизводились одновременно.
Хотя Эдисон и отклонил его предложение, в следующие месяцы он представил устройство, делавшее «для глаз то же, что фонограф для ушей», в качестве составной части аудиовизуальной системы, которая позволяла «видеть и слышать все так, будто это находится у вас перед глазами». Свое изобретение он назвал «кинетоскопом» — от греческих слов kinetos (движущийся) и scopeo (смотреть).
Изобретатель поставил Диксона во главе проекта, дав ему в подчинение группу ассистентов. Изначальная идея заключалась в том, чтобы поместить маленькие фотографии на цилиндр с коллодием — сенсибилизированным нитратом серебра. Коллодий — это раствор нитроцеллюлозы в смеси эфирных спиртов, отличающейся высокой скоростью высыхания, после которого остается прозрачная пленка из материала, сходного с целлофаном. Данная технология использовалась на заре фотографии, но была не слишком практичной, потому что для нее требовалось готовить раствор и покрывать пластинку перед каждым фотоснимком. Кроме того, система работала с очень маленькими фотографиями, а значит, даже при не слишком большом увеличении сама фоточувствительная эмульсия портила результат.
В 1889 году начались работы по поиску более приемлемого варианта: в ход пошли листы целлулоида, которыми обертывался цилиндр. В то время с помощью кинетоскопа были созданы первые в США фильмы на фотопленке. Речь идет об экспериментальных коротких записях, сделанных не для коммерческих целей, на которых члены лабораторной команды изображали разнообразные жесты. На одной такой записи, с трехсекундным приветствием, появился и сам Диксон. Однако попытки синхронизовать звук с изображением очень быстро были прекращены ради решения более насущных проблем.
Рекламная фотография, на которой можно видеть способ использования и внутреннее устройство кинетоскопа, предшественника современного кинопроектора. Его первое появление на публике произошло 9 мая 1893 года.
Система кинетофона Эдисона.
Поездка Эдисона в том году на Всемирную выставку в Париже оказалась весьма плодотворной. Там он посетил ученого и пионера фотографии Жюля Маре (1830-1904), в то время разрабатывавшего «фотографическое ружье» — первую портативную кинокамеру. Устройство использовало ленту из гибкой пленки, на которой можно было запечатлеть до 12 кадров в секунду. Эдисон побывал также в оптическом театре Рейно и видел перфорированную ленту с его рисунками. После возвращения изобретатель применил обе идеи в своем кинетоскопе, с того момента заряжая его гибкой лентой, снабженной перфорацией, что позволяло протягивать ее с помощью зубчатого колеса. Сначала на полоски разрезались целлулоидные листы, которые использовались раньше, но в августе предприниматель и изобретатель Джордж Истмен (1854-1932) представил новую пленку — достаточно прочную, тонкую и гибкую, чтобы она могла протягиваться с необходимой скоростью без разрывов, что сразу же решило главную проблему первых кинематографических аппаратов. Диксон немедленно задействовал ее в своем прототипе.
Томас Альва Эдисон
В Париже Эдисон познакомился и с электротахископом немецкого изобретателя и фотографа Оттомара Аншютца (1846-1907). Это был проекционный аппарат, использующий носители в виде дисков, но вопрос проекции не возбудил в Эдисоне большого интереса, в отличие от другого важного новшества, заложенного в данном изобретении. В соответствии с теорией инерции зрения проекционный аппарат использовал мигающий свет, который «замораживал» изображение каждого кадра на долю секунды. Подобный прием облегчал сохранение изображения на сетчатке глаза и создавал совершенную иллюзию непрерывного движения. Эдисон применил в кинетоскопе и эффект «прерывистого изображения».
В 1890 году кинетоскоп окончательно оформился (см. рисунок 3). Его механическое ядро было заключено в деревянный ящик. Пленка шириной 19 мм, расположенная горизонтально, с катушки через ряд роликов проходила перед увеличительным объективом. Перфорацию наносили на пленку только с одной стороны, с ней вступали в зацепление зубцы шестеренки, которая вращалась электродвигателем. За пленкой располагалась лампочка, проецируя изображение в линзы объектива. Через отверстие в верхней части шкафа, снабженное окуляром наподобие используемых в микроскопах, зритель мог видеть увеличенное линзами изображение. Быстро вращающийся обтюратор давал настолько короткие световые импульсы, что каждый кадр казался «замороженным». Этот ряд быстро сменяющих друг друга фотографий производил впечатление непрерывного движения благодаря эффекту инерции зрения. Внутренние детали кинетоскопа закрывались деревянной доской так, чтобы мотор был отделен от вертикально движущейся ленты.
РИС.З
Оставалось решить вопрос, сколько фотографий в секунду следует использовать для записи и воспроизведения. В целом чем больше было кадров в секунду, тем больше были плавность и качество воспроизведения, но, в свою очередь, длительность воспроизведения при этом снижалась, так как метров пленки требовалось больше. Эдисон уверял, что он «может в одной машине достичь скорости 46 кадров в секунду, но не хочет приспосабливать свое изобретение к такой скорости работы, поскольку 30 кадров в секунду вполне достаточно».
В 1891 году все компоненты системы были отработаны, и она оказалась готова к коммерческому производству. Кроме того, была изучена возможность получения стереоскопического изображения. Первый стереоскоп был сделан в 1840 году британским ученым и изобретателем Чарльзом Уитстоуном (1802-1875) для создания глубины изображения с помощью картинок со слегка смещенным изображением для каждого из глаз, как бывает при естественном человеческом зрении. Впрочем, от подобных попыток Эдисон очень быстро отказался. Второй проект, гораздо менее амбициозный, но определенно более практичный, имел больший успех. Речь идет о модифицированном аппарате, который работал при опускании в небольшую щель пятицентовой монетки.
Осенью 1891 года проект кинетоскопа был закончен. В нем использовалась пленка шириной 35 мм с кадрами, расположенными в вертикальной плоскости. Сбоку от каждого из них находились по четыре отверстия — формат, который впоследствии был принят во всей киноиндустрии и применяется до сих пор (см. рисунок 4).
РИС. 4
Мировая премьера кинетоскопа состоялась 9 мая 1893 года. Она задержалась из-за других дел Эдисона, а также из-за нервного срыва Диксона, вследствие которого он почти три месяца не появлялся в лаборатории. Первый показанный фильм назывался «Кузнецы», в нем три человека изображали работу в кузнице. Режиссером картины выступал Диксон, а оператором — один из его ассистентов. Фильм был снят на студии, построенной Эдисоном и названной им «Черная Мария». Это сооружение стало первой киностудией в США.
Первый кинетоскопический салон на Бродвее в Нью- Йорке открылся 14 апреля 1894 года. Он считается первым коммерческим кинозалом. За 25 центов — обычная цена входного билета в театр варьете — публика могла смотреть фильмы, выстроившись в очередь. За полдоллара можно было увидеть все зрелище в индивидуальном порядке. Эдисон изготовлял аппараты и снимал фильмы, но коммерческой стороной дела занималась новая фирма «Кинетоскоп Компани», руководимая предпринимателями из индустрии развлечений. В тот период американская жизнь и культура начали подвергаться сильным изменениям и влиять — учитывая нарождающуюся новую индустрию — на весь остальной мир. Кинетоскоп немедленно стал пользоваться успехом. Вскоре были открыты новые постоянные залы в Чикаго и Сан-Франциско, а также временные салоны по всей стране. Выгодный бизнес по открытию таких салонов привел к рождению множества фирм, которые запрашивали права на демонстрацию фильмов. В первый год прибыль всех участников рынка составила сотни тысяч долларов.
Одна из компаний, «Кинетоскоп Эксибигин Компани»> решила объединить возможности, предоставляемые популярностью кинетоскопа и бокса, предложив ряд важных новшеств. Кинетограф — то есть съемочная машина — мог отснять только 15 м негатива со скоростью записи около 40 кадров в секунду (к/с). При 52 кадрах на метр максимальная длительность записи составляла около 19-20 секунд, при 30 к/с фильм длился 26-27 секунд. Фильмы, снятые со скоростью 16 к/с, преодолевали барьер 40-45 секунд. Но даже на минимальной скорости длительности записи не хватало, чтобы запечатлеть боксерский раунд или поединок. Кроме того, при 16 к/с быстрые движения теряли свою непрерывность. Кинетограф и кинетоскоп требовалось модифицировать по запросу новой фирмы, чтобы можно было использовать пленку в три раза длиннее обычной.
В июне в « Черной Марии» засняли схватку из шести коротких раундов между двумя боксерами со скоростью 30 к/с на самой длинной из используемых на тот момент пленок. В августе она была представлена публике, запись разбили на отдельные раунды, просмотр каждого из них стоил 10 центов, а всего поединка — 60. После успеха демонстрации компания сняла целый ряд поединков, хотя, по всей вероятности, они были постановочными. По этому поводу фирма заключила эксклюзивный контракт со знаменитым супертяжеловесом Джеймсом Корбеттом (1866-1933), не позволявший ему сниматься в фильмах других компаний,— первый контракт со звездой в истории кинематографа.