Обтюратор (оптика)

Обтюра́тор (фр. obturateur, от лат. obturo — закрываю) — механическое устройство для периодического перекрывания светового потока. Представляет собой вращающийся секционированный диск, конус, цилиндр либо двигающуюся возвратно-поступательно шторку. Обтюраторы используются в кинопроекторах, киносъемочных, кинокопировальных аппаратах, модуляционных радиометрах инфракрасного диапазона и других оптико-механических и фотоэлектрических приборах. В инфракрасных радиометрах обтюратор также может выполнять дополнительные функции, например, в закрытом состоянии — быть источником опорного излучения.

В киносъёмочном аппарате обтюратор выполняет ту же роль, что и затвор в фотоаппарате. Подвижная часть обтюратора содержит прозрачные и непрозрачные участки, которые попеременно располагаются на пути светового потока. Работа обтюратора синхронизируется со скачковым механизмом таким образом, чтобы киноплёнка оставалась неподвижной от начала открытия обтюратора до его полного закрытия. Рассинхронизация механизма, при которой киноплёнка движется при частично или полностью открытом обтюраторе, называется «тягой обтюратора».

Угол раскрытия и коэффициент обтюрации

Главной характеристикой обтюратора считается угол раскрытия, равный углу секторного выреза однолопастного или сумме углов всех вырезов многолопастного обтюратора. Угол раскрытия <math>\alpha_o</math> определяет выдержку <math>t_b</math> при съемке. <math>t_b=\frac{1}{\nu_c} \times \frac{\alpha_o\,z}{360^\circ}</math>, где <math>\nu_c</math> — частота киносъемки, <math>z</math> — число лопастей обтюратора.

Иногда, основной характеристикой обтюратора считают коэффициент обтюрации <math>\eta_o</math>, то есть отношение длительности открытого состояния (выдержки) к периоду <math>T_c</math> смены кадра. <math>\eta_o=\frac{t_b}{T_c}</math>

Таким образом, в киносъемочном аппарате сочетание частоты киносъемки и угла раскрытия обтюратора определяет выдержку, которую получает светочувствительная пленка во время экспозиции. Существуют кинокамеры с изменяемым углом раскрытия обтюратора, что позволяет регулировать выдержку при съемке. Киносъемочные аппараты, оснащенные таким обтюратором, пригодны для комбинированных съемок.

При кинопроекции для того, чтобы зритель не замечал мерцания от работающего обтюратора, на нем предусмотрены холостые лопасти, дополнительно перекрывающие световой поток во время неподвижного положения кинопленки в кадровом окне. Это увеличивает частоту мерцаний сверх физиологического порога заметности. В звуковых кинопроекторах обтюратор имеет одну холостую лопасть, что обеспечивает частоту мерцаний 48 Гц. В немых кинопроекторах, рассчитанных на частоту кинопроекции 16 к/сек., обтюратор имел две холостые лопасти.

Передача движения

Кроме выдержки, от угла раскрытия обтюратора зависит передача плавности движения на экране. Смаз быстро движущегося изображения при большом угле раскрытия, уменьшает прерывистость движения на экране. В то же время, если угол раскрытия обтюратора достаточно мал, даже при съемке быстро движущихся объектов они получаются резкими, что при просмотре на экране создает неприятное ощущение дробности — стробированности изображения, особенно заметное на большом экране, когда задействуется периферическое зрение, обладающее меньшей инерционностью. Также, при уменьшении угла раскрытия, становится заметнее стробоскопический эффект. Поэтому, уменьшение угла раскрытия обтюратора применяется в основном, в сценах с неподвижными объектами или с небольшим темпом движения, главным образом, для создания кинематографических эффектов. Также уменьшение угла раскрытия обтюратора применяется при технических и специальных съемках быстропротекающих процессов.

Зеркальный обтюратор

После Второй мировой войны в большинстве киносъемочных аппаратов получил распространение сопряженный визир с зеркальным обтюратором. Плоскость дискового обтюратора таких аппаратов располагается под углом 45° к оптической оси объектива, причем, поверхность обтюратора, обращенная к объективу, покрывается зеркальным слоем. Поэтому при перекрытии кадрового окна обтюратором весь световой поток от объектива направляется на плоскую матовую поверхность плоско-выпуклой коллективной линзы, расположенной перпендикулярно плоскости киноплёнки. Таким образом, на матовой поверхности коллектива получается изображение, идентичное тому, которое получается в кадровом окне на поверхности киноплёнки при открытом обтюраторе. Принцип действия визира, построенного на основе зеркального обтюратора, аналогичен видоискателю однообъективного зеркального фотоаппарата.

Это позволяет производить фокусировку и кадрирование по матовому стеклу с высокой точностью, не зависящей от фокусного расстояния объектива. Кроме того, такой видоискатель полностью лишён параллакса и позволяет визуально контролировать глубину резко изображаемого пространства. Поле зрения, отображаемое сопряжённым визиром с зеркальным обтюратором, точно совпадает с полем зрения любого съёмочного объектива, позволяя без ограничений пользоваться сменной оптикой и вариообъективами. Появление зеркального обтюратора до такой степени изменило технологию работы кинооператора, что камеры, не оснащённые им, стали называть «слепыми».

В сложных киносъёмочных аппаратах зеркальный обтюратор работает совместно с дисковым или коническим, обеспечивающими более полное перекрытие кадрового окна и предотвращающими подсветку при остановленном механизме. Кроме того, кинематическая схема с двумя обтюраторами применяется для обеспечения переменного угла раскрытия.

Цветоделение обтюратором

В некоторых ранних системах цветного кинематографа дисковый обтюратор применялся для цветоделения. Для этого в его прозрачные сектора монтировались цветные светофильтры. При вращении такого обтюратора, который чаще всего был двухлопастным, соседние кадры киноплёнки экспонировались через светофильтры разного цвета и были пригодны для получения цветоделённого негатива. При демонстрации полученного фильма использовался такой же обтюратор и цветоделённые кадры позитива проецировались через участок обтюратора соответствующего цвета, создавая зрительное ощущение цветного изображения. Такой принцип цветоделения использовался, например, в системе «Кинемаколор», распространённой в Европе в начале XX века. В СССР этот же принцип использовался в экспериментальной технологии «Спектроколор». В настоящее время подобная технология цветоделения применяется в цифровых кинопроекторах.

Электронный обтюратор

Современные видеокамеры, использующие в качестве преобразователя света в видеосигнал фотоматрицы, обладают возможностью регулирования выдержки, что функционально совпадает со свойствами механического обтюратора. Некоторые производители видеокамер называют эту функцию «электронным обтюратором» (англ. Electronic shutter). Так же, как и у традиционного обтюратора, у электронного время выдержки влияет на передачу плавности движения и при малых выдержках быстрое движение передается дробно, что неприятно для зрителя. Цифровые кинокамеры, приходящие на смену пленочным, не оснащаются механическим обтюратором. Его функцию регулировки угла раскрытия выполняет электронный аналог, интегрированный в систему управления матрицей. Однако некоторые модели цифровых кинокамер все же оснащаются механическим обтюратором, для предотвращения появления артефактов движения, порождаемых КМОП-матрицами, нуждающимися в физическом перекрытии светового потока на момент считывания заряда. Кроме того, использование механического зеркального обтюратора позволяет сохранить наличие оптического сквозного визира.

См. также

• Фотозатвор

Литература

• Сим. Р. Барбанель, Сол. Р. Барбанель, И. К. Качурин, Н. М. Королёв, А. В. Соломоник, М. В. Цивкин. [www.planetavideo.ru/books/s-m-provornov-kinoproektsionnaya-tekhnika-razdel-1/stranica-1 Кинопроекционная техника] / С. М. Проворнов. — 2-е изд.. — М.,: «Искусство», 1966. — 636 с.

• Е. М. Голдовский. Кинопроекция в вопросах и ответах. — М.,: «Искусство», 1971. — 220 с.

• Е. М. Голдовский. Основы кинотехники / Л. О. Эйсымонт. — М.,: «Искусство», 1965. — 636 с.

• О. Ф. Гребенников. Киносъёмочная аппаратура / С. М. Проворнов. — Л.,: «Машиностроение», 1971. — 352 с. — 9000 экз.

• О. Ф. Гребенников. Глава III. Временны́е и пространственно-временны́е преобразования изображения // Основы записи и воспроизведения изображения / Н. К. Игнатьев, В. В. Раковский. — М.,: «Искусство», 1982. — С. 105—160. — 239 с.

• Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 214, 215. — 447 с.

• Леонид Коновалов. [www.leonidkonovalov.ru/cinema/bibl/how.pdf Как разобраться в киноплёнках] / Ю. Панкратов. — Москва: ВГИК, 2007. — С. 102. — 105 с.

• Дмитрий Масуренков [ttk.625-net.ru/files/605/531/h_69de00c64a94ef3d6be1fc14fcef0750 Киноаппарат «Родина»] (рус.) // «Техника и технологии кино» : журнал. — 2008. — № 1. — С. 18—21.

• Саломатин С. А., Артишевская, И. Б., Гребенников О. Ф. 1. Профессиональная киносъёмочная аппаратура и тенденции её развития в СССР // Профессиональная киносъёмочная аппаратура / Т. Г. Филатова. — 1-е изд. — Л.: Машиностроение, 1990. — С. 4—36. — 288 с. — ISBN 5-217-00900-4.

Отрывок, характеризующий Обтюратор (оптика)

И, не дожидаясь ответа от посторонившегося часового, Долохов шагом поехал в гору.
Заметив черную тень человека, переходящего через дорогу, Долохов остановил этого человека и спросил, где командир и офицеры? Человек этот, с мешком на плече, солдат, остановился, близко подошел к лошади Долохова, дотрогиваясь до нее рукою, и просто и дружелюбно рассказал, что командир и офицеры были выше на горе, с правой стороны, на дворе фермы (так он называл господскую усадьбу).
Проехав по дороге, с обеих сторон которой звучал от костров французский говор, Долохов повернул во двор господского дома. Проехав в ворота, он слез с лошади и подошел к большому пылавшему костру, вокруг которого, громко разговаривая, сидело несколько человек. В котелке с краю варилось что то, и солдат в колпаке и синей шинели, стоя на коленях, ярко освещенный огнем, мешал в нем шомполом.
– Oh, c'est un dur a cuire, [С этим чертом не сладишь.] – говорил один из офицеров, сидевших в тени с противоположной стороны костра.
– Il les fera marcher les lapins… [Он их проберет…] – со смехом сказал другой. Оба замолкли, вглядываясь в темноту на звук шагов Долохова и Пети, подходивших к костру с своими лошадьми.
– Bonjour, messieurs! [Здравствуйте, господа!] – громко, отчетливо выговорил Долохов.
Офицеры зашевелились в тени костра, и один, высокий офицер с длинной шеей, обойдя огонь, подошел к Долохову.
– C'est vous, Clement? – сказал он. – D'ou, diable… [Это вы, Клеман? Откуда, черт…] – но он не докончил, узнав свою ошибку, и, слегка нахмурившись, как с незнакомым, поздоровался с Долоховым, спрашивая его, чем он может служить. Долохов рассказал, что он с товарищем догонял свой полк, и спросил, обращаясь ко всем вообще, не знали ли офицеры чего нибудь о шестом полку. Никто ничего не знал; и Пете показалось, что офицеры враждебно и подозрительно стали осматривать его и Долохова. Несколько секунд все молчали.
– Si vous comptez sur la soupe du soir, vous venez trop tard, [Если вы рассчитываете на ужин, то вы опоздали.] – сказал с сдержанным смехом голос из за костра.
Долохов отвечал, что они сыты и что им надо в ночь же ехать дальше.
Он отдал лошадей солдату, мешавшему в котелке, и на корточках присел у костра рядом с офицером с длинной шеей. Офицер этот, не спуская глаз, смотрел на Долохова и переспросил его еще раз: какого он был полка? Долохов не отвечал, как будто не слыхал вопроса, и, закуривая коротенькую французскую трубку, которую он достал из кармана, спрашивал офицеров о том, в какой степени безопасна дорога от казаков впереди их.
– Les brigands sont partout, [Эти разбойники везде.] – отвечал офицер из за костра.
Долохов сказал, что казаки страшны только для таких отсталых, как он с товарищем, но что на большие отряды казаки, вероятно, не смеют нападать, прибавил он вопросительно. Никто ничего не ответил.
«Ну, теперь он уедет», – всякую минуту думал Петя, стоя перед костром и слушая его разговор.
Но Долохов начал опять прекратившийся разговор и прямо стал расспрашивать, сколько у них людей в батальоне, сколько батальонов, сколько пленных. Спрашивая про пленных русских, которые были при их отряде, Долохов сказал:
– La vilaine affaire de trainer ces cadavres apres soi. Vaudrait mieux fusiller cette canaille, [Скверное дело таскать за собой эти трупы. Лучше бы расстрелять эту сволочь.] – и громко засмеялся таким странным смехом, что Пете показалось, французы сейчас узнают обман, и он невольно отступил на шаг от костра. Никто не ответил на слова и смех Долохова, и французский офицер, которого не видно было (он лежал, укутавшись шинелью), приподнялся и прошептал что то товарищу. Долохов встал и кликнул солдата с лошадьми.
«Подадут или нет лошадей?» – думал Петя, невольно приближаясь к Долохову.
Лошадей подали.
– Bonjour, messieurs, [Здесь: прощайте, господа.] – сказал Долохов.
Петя хотел сказать bonsoir [добрый вечер] и не мог договорить слова. Офицеры что то шепотом говорили между собою. Долохов долго садился на лошадь, которая не стояла; потом шагом поехал из ворот. Петя ехал подле него, желая и не смея оглянуться, чтоб увидать, бегут или не бегут за ними французы.
Выехав на дорогу, Долохов поехал не назад в поле, а вдоль по деревне. В одном месте он остановился, прислушиваясь.
– Слышишь? – сказал он.
Петя узнал звуки русских голосов, увидал у костров темные фигуры русских пленных. Спустившись вниз к мосту, Петя с Долоховым проехали часового, который, ни слова не сказав, мрачно ходил по мосту, и выехали в лощину, где дожидались казаки.
– Ну, теперь прощай. Скажи Денисову, что на заре, по первому выстрелу, – сказал Долохов и хотел ехать, но Петя схватился за него рукою.
– Нет! – вскрикнул он, – вы такой герой. Ах, как хорошо! Как отлично! Как я вас люблю.
– Хорошо, хорошо, – сказал Долохов, но Петя не отпускал его, и в темноте Долохов рассмотрел, что Петя нагибался к нему. Он хотел поцеловаться. Долохов поцеловал его, засмеялся и, повернув лошадь, скрылся в темноте.

Х
Вернувшись к караулке, Петя застал Денисова в сенях. Денисов в волнении, беспокойстве и досаде на себя, что отпустил Петю, ожидал его.
– Слава богу! – крикнул он. – Ну, слава богу! – повторял он, слушая восторженный рассказ Пети. – И чег'т тебя возьми, из за тебя не спал! – проговорил Денисов. – Ну, слава богу, тепег'ь ложись спать. Еще вздг'емнем до утг'а.
– Да… Нет, – сказал Петя. – Мне еще не хочется спать. Да я и себя знаю, ежели засну, так уж кончено. И потом я привык не спать перед сражением.
Петя посидел несколько времени в избе, радостно вспоминая подробности своей поездки и живо представляя себе то, что будет завтра. Потом, заметив, что Денисов заснул, он встал и пошел на двор.
На дворе еще было совсем темно. Дождик прошел, но капли еще падали с деревьев. Вблизи от караулки виднелись черные фигуры казачьих шалашей и связанных вместе лошадей. За избушкой чернелись две фуры, у которых стояли лошади, и в овраге краснелся догоравший огонь. Казаки и гусары не все спали: кое где слышались, вместе с звуком падающих капель и близкого звука жевания лошадей, негромкие, как бы шепчущиеся голоса.
Петя вышел из сеней, огляделся в темноте и подошел к фурам. Под фурами храпел кто то, и вокруг них стояли, жуя овес, оседланные лошади. В темноте Петя узнал свою лошадь, которую он называл Карабахом, хотя она была малороссийская лошадь, и подошел к ней.
– Ну, Карабах, завтра послужим, – сказал он, нюхая ее ноздри и целуя ее.
– Что, барин, не спите? – сказал казак, сидевший под фурой.
– Нет; а… Лихачев, кажется, тебя звать? Ведь я сейчас только приехал. Мы ездили к французам. – И Петя подробно рассказал казаку не только свою поездку, но и то, почему он ездил и почему он считает, что лучше рисковать своей жизнью, чем делать наобум Лазаря.
– Что же, соснули бы, – сказал казак.
– Нет, я привык, – отвечал Петя. – А что, у вас кремни в пистолетах не обились? Я привез с собою. Не нужно ли? Ты возьми.
Казак высунулся из под фуры, чтобы поближе рассмотреть Петю.
– Оттого, что я привык все делать аккуратно, – сказал Петя. – Иные так, кое как, не приготовятся, потом и жалеют. Я так не люблю.
– Это точно, – сказал казак.
– Да еще вот что, пожалуйста, голубчик, наточи мне саблю; затупи… (но Петя боялся солгать) она никогда отточена не была. Можно это сделать?
– Отчего ж, можно.
Лихачев встал, порылся в вьюках, и Петя скоро услыхал воинственный звук стали о брусок. Он влез на фуру и сел на край ее. Казак под фурой точил саблю.
– А что же, спят молодцы? – сказал Петя.
– Кто спит, а кто так вот.
– Ну, а мальчик что?
– Весенний то? Он там, в сенцах, завалился. Со страху спится. Уж рад то был.
Долго после этого Петя молчал, прислушиваясь к звукам. В темноте послышались шаги и показалась черная фигура.
– Что точишь? – спросил человек, подходя к фуре.
– А вот барину наточить саблю.
– Хорошее дело, – сказал человек, который показался Пете гусаром. – У вас, что ли, чашка осталась?
– А вон у колеса.
Гусар взял чашку.
– Небось скоро свет, – проговорил он, зевая, и прошел куда то.
Петя должен бы был знать, что он в лесу, в партии Денисова, в версте от дороги, что он сидит на фуре, отбитой у французов, около которой привязаны лошади, что под ним сидит казак Лихачев и натачивает ему саблю, что большое черное пятно направо – караулка, и красное яркое пятно внизу налево – догоравший костер, что человек, приходивший за чашкой, – гусар, который хотел пить; но он ничего не знал и не хотел знать этого. Он был в волшебном царстве, в котором ничего не было похожего на действительность. Большое черное пятно, может быть, точно была караулка, а может быть, была пещера, которая вела в самую глубь земли. Красное пятно, может быть, был огонь, а может быть – глаз огромного чудовища. Может быть, он точно сидит теперь на фуре, а очень может быть, что он сидит не на фуре, а на страшно высокой башне, с которой ежели упасть, то лететь бы до земли целый день, целый месяц – все лететь и никогда не долетишь. Может быть, что под фурой сидит просто казак Лихачев, а очень может быть, что это – самый добрый, храбрый, самый чудесный, самый превосходный человек на свете, которого никто не знает. Может быть, это точно проходил гусар за водой и пошел в лощину, а может быть, он только что исчез из виду и совсем исчез, и его не было.
Что бы ни увидал теперь Петя, ничто бы не удивило его. Он был в волшебном царстве, в котором все было возможно.
Он поглядел на небо. И небо было такое же волшебное, как и земля. На небе расчищало, и над вершинами дерев быстро бежали облака, как будто открывая звезды. Иногда казалось, что на небе расчищало и показывалось черное, чистое небо. Иногда казалось, что эти черные пятна были тучки. Иногда казалось, что небо высоко, высоко поднимается над головой; иногда небо спускалось совсем, так что рукой можно было достать его.
Петя стал закрывать глаза и покачиваться.
Капли капали. Шел тихий говор. Лошади заржали и подрались. Храпел кто то.
– Ожиг, жиг, ожиг, жиг… – свистела натачиваемая сабля. И вдруг Петя услыхал стройный хор музыки, игравшей какой то неизвестный, торжественно сладкий гимн. Петя был музыкален, так же как Наташа, и больше Николая, но он никогда не учился музыке, не думал о музыке, и потому мотивы, неожиданно приходившие ему в голову, были для него особенно новы и привлекательны. Музыка играла все слышнее и слышнее. Напев разрастался, переходил из одного инструмента в другой. Происходило то, что называется фугой, хотя Петя не имел ни малейшего понятия о том, что такое фуга. Каждый инструмент, то похожий на скрипку, то на трубы – но лучше и чище, чем скрипки и трубы, – каждый инструмент играл свое и, не доиграв еще мотива, сливался с другим, начинавшим почти то же, и с третьим, и с четвертым, и все они сливались в одно и опять разбегались, и опять сливались то в торжественно церковное, то в ярко блестящее и победное.
«Ах, да, ведь это я во сне, – качнувшись наперед, сказал себе Петя. – Это у меня в ушах. А может быть, это моя музыка. Ну, опять. Валяй моя музыка! Ну!..»