Projektor kinowy tworzy iluzję ruchu, wyświetlając szybko następujące po sobie nieruchome klatki. Bezwładność wzroku sprawia, że mózg łączy je w płynny obraz, a migawka ukrywa moment zmiany jednej klatki na następną. Ta zasada działa zarówno w projektorze 35 mm, jak i w urządzeniu cyfrowym.
Dlaczego widzimy ruch, a nie serię zdjęć?
Film nie jest obrazem poruszającym się w sposób ciągły. Kamera rejestruje kolejne, nieruchome kadry, najczęściej z częstotliwością 24 klatek na sekundę. Projektor odtwarza je w tej samej kolejności i z podobną prędkością. Każda klatka pokazuje nieco inną fazę ruchu, dlatego oko odbiera całą sekwencję jako działanie ciągłe.
W tym procesie znaczenie ma bezwładność wzroku, nazywana też trwałością wrażeń wzrokowych. Obraz nie znika z naszej percepcji dokładnie w chwili, gdy przestaje padać na ekran. Kolejny kadr pojawia się, zanim poprzednie wrażenie całkowicie wygaśnie, więc mózg łączy oba obrazy.
Samo 24 kl./s nie wystarczyłoby jednak do uzyskania komfortowego obrazu. Przy takiej częstotliwości ekran wyraźnie zmieniałby jasność, a widz dostrzegałby migotanie przypominające efekt stroboskopowy. Rozwiązaniem jest migawka. Zasłania ona obiektyw podczas przesuwania taśmy, a następnie odsłania tę samą klatkę jeszcze raz, zanim pojawi się następna. W klasycznej projekcji każda klatka jest więc pokazywana dwukrotnie, co daje 48 zmian światła i ciemności na sekundę.
Migawka nie tworzy ruchu. Jej zadaniem jest ukrycie technicznej przerwy między klatkami i ograniczenie migotania obrazu.
Jak działa projektor 35 mm?
Analogowy projektor kinowy łączy trzy układy. Źródło światła prześwietla klatkę filmu, układ optyczny powiększa obraz i kieruje go na ekran, a mechanizm transportu przesuwa taśmę przez kanał filmowy. Największym wyzwaniem było pogodzenie dwóch pozornie sprzecznych wymagań: taśma musi przesuwać się między kolejnymi kadrami, ale podczas projekcji każda klatka powinna pozostać nieruchoma.
Rozwiązaniem jest krzyż maltański. Mechanizm ten zamienia ciągły obrót napędu na ruch skokowy. Przez część cyklu zatrzymuje taśmę, a w pozostałej części przesuwa ją dokładnie o jedną klatkę. Z krzyżem współpracują zębate bębenki, które prowadzą perforowaną taśmę do kanału filmowego i odbierają ją po projekcji.
Cykl wyświetlania pojedynczej klatki można przedstawić w kilku etapach:
- Taśma zostaje doprowadzona do kanału filmowego przez bębenek podający.
- Krzyż maltański zatrzymuje ją tak, aby jedna klatka znalazła się nieruchomo przed obiektywem.
- Migawka odsłania klatkę, a światło przechodzi przez obraz i układ optyczny na ekran.
- Migawka zasłania obiektyw, gdy mechanizm przesuwa taśmę o kolejny kadr.
- Nowa klatka zostaje zatrzymana, a cały cykl rozpoczyna się ponownie.
Ważna jest także synchronizacja. Silnik napędza krzyż maltański, bębenki oraz migawkę w ściśle określonej relacji. Gdyby migawka otworzyła się podczas przesuwania filmu, widz zobaczyłby rozmazany obraz zamiast pojedynczej klatki.
Skokowy przesuw obrazu nie może być jednak stosowany bezpośrednio przy odczycie dźwięku. Ścieżka dźwiękowa znajduje się na taśmie obok obrazu i musi przechodzić przez czytnik możliwie płynnie. Dlatego po opuszczeniu kanału filmowego taśma przechodzi przez rolki wygładzające jej ruch. Odczyt optyczny wykorzystuje światło przechodzące przez zapis dźwiękowy oraz element fotoelektryczny, który zamienia zmiany natężenia światła na sygnał elektryczny dla nagłośnienia.
Najważniejsze elementy analogowego toru projekcyjnego to:
- Źródło światła – prześwietla klatkę filmu.
- Obiektyw – tworzy powiększony obraz na ekranie.
- Krzyż maltański – zatrzymuje taśmę na czas ekspozycji.
- Bębenki zębate – prowadzą film przez projektor.
- Migawka – zasłania obraz podczas przesuwu i ogranicza migotanie.
Czy projektor cyfrowy działa inaczej?
Zmienił się przede wszystkim nośnik. W projektorze analogowym obraz znajduje się na fizycznej taśmie, natomiast w systemie cyfrowym jest zapisany w postaci danych, na przykład w pliku JPEG 2000 stosowanym w dystrybucji kinowej. Nie ma już krzyża maltańskiego ani mechanicznego przesuwania filmu, ale widz nadal otrzymuje sekwencję szybko zmieniających się klatek.
Cyfrowy projektor przetwarza dane, moduluje światło i kieruje je przez układ optyczny na ekran. W zależności od konstrukcji obraz może powstawać między innymi za pomocą mikroluster DLP albo paneli ciekłokrystalicznych. Nie zmienia to podstawowej zasady odbioru: kolejne obrazy są wyświetlane z określoną częstotliwością, a mózg interpretuje je jako ruch.
Najważniejsze różnice między starszym projektorem analogowym a współczesnym systemem cyfrowym dotyczą nośnika i źródła światła:
- Nośnik – taśmę filmową zastąpił plik cyfrowy.
- Transport obrazu – mechaniczny przesuw klatek zastąpiło elektroniczne sterowanie obrazem.
- Źródło światła – tradycyjne lampy wyładowcze są zastępowane w części urządzeń przez źródła laserowe lub laserowo-diodowe.
- Element tworzący obraz – w systemach cyfrowych światło jest modulowane przez układ elektroniczny, a nie przez przezroczysty kadr na taśmie.
Cyfryzacja nie zmieniła fizjologii widzenia. Projektor może korzystać z innego nośnika, innego źródła światła i innego układu sterowania, lecz nadal musi pokazywać obrazy w odpowiednim rytmie. Dawna mechaniczna migawka została zastąpiona rozwiązaniami elektronicznymi, ale funkcja ukrywania przejścia między kolejnymi obrazami pozostała podobna.
Najważniejsza zasada działania projektora
Projektor kinowy nie wyświetla filmu w sposób ciągły. Pokazuje serię nieruchomych obrazów, rozdzielonych krótkimi okresami ciemności. W klasycznym systemie przy 24 klatkach na sekundę pojedyncza faza ekspozycji może trwać około 1/96 sekundy, gdy migawka dwukrotnie odsłania każdą klatkę.
Oznacza to, że przez znaczną część seansu ekran faktycznie jest zasłonięty, a w sali panuje ciemność. Widz zwykle tego nie zauważa, ponieważ kolejne bodźce świetlne są wystarczająco szybkie, by połączyć je w płynne wrażenie ruchu. Cała „magia kina” wynika więc z połączenia fizyki światła, precyzyjnej synchronizacji i sposobu działania ludzkiego wzroku.
