电影放映机

历史

电影和投影仪发展的灵感可以追溯到各种来源，包括剧院、马戏团和魔术表演。另一个重要因素是对视觉暂留现象的理解。虽然这个过程已经为人所知数百年，但直到 19 世纪初，罗杰特在一篇文章中介绍了基本理论，才引起了人们的广泛兴趣。简而言之，视觉暂留是大脑保留眼睛观察到的图像比实际看到的时间稍长的现象。电影利用视觉的暂留来创造运动的错觉。当查看连续的静止帧时，大脑“连接”了图像，它们似乎在移动。

在 1800 年代初期，引入了数百种基于此原理的新颖设备。一些最有影响力的包括 Thaumatrope 和 Phenakistiscope。通常认为约翰·艾尔顿·帕里斯博士于 1825 年发明了奇幻术。该装置是一种利用视觉暂留技术设计简单的玩具。它由一块小圆板组成，两面都有图片。最初的玩具一侧有一只鸟，另一侧有一个笼子。板子用两根绳子固定在一边，旋转时看起来好像鸟在笼子里。

Phenakistiscope 于 1832 年由约瑟夫·安托万·费迪南德·普拉托 (Joseph Antoine Ferdinand Plateau) 推出。这个玩具是一个带有固定中心的圆盘，可以自由旋转。在圆盘的外边缘绘制了各种图像，描绘了顺序运动。图片被均匀地间隔开，并且每张图片都被切开。玩具被夹在使用者和镜子之间，镜子反射的图像被观察到。视觉的持久性创造了运动的错觉。 Plateau 是第一个意识到图像之间必须有一个完美幻觉的休息时间的人，并确定每秒 16 个图像是最佳数量。其他发明者介绍了类似的设备。 1853 年，巴伦·冯·乌恰提乌斯 (Baron von Uchatius) 通过添加灯笼发明了一种投影 Phenakistiscope。这是已知最早的电影。

最重要的早期电影设备之一是 1834 年由威廉·乔治·霍默 (William George Homer) 发明的 Zoetrope。该设备是一个旋转的鼓，侧面有切口。一张包含图像的纸条贴在里面，鼓的顶部是敞开的。当鼓旋转时，图像似乎在移动。这是迄今为止所有这些动画玩具中最受欢迎的。它还有一个额外的优势，即能够通过将带有新图像的不同纸条放入来更改图片。下一个推动动画玩具技术发展的设备是 1868 年发明的动态记录仪。这本质上是一本带有连续运动图画或图片的翻书。当翻页时，产生了运动的错觉。

1891 年，托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 推出了一种机械化的 Zoetrope，他称之为 Kinetoscope。虽然原则上相似，但它发生了重大变化。该设备不是用手移动，而是连接了一个用于自动移动的电机。此外，它使用了带有图片的胶片，而不是简单的纸质图像。胶卷经过一个固定的光源，该光源将图像投射到一个封闭的展台的墙上。当发现人们会聚集在一起观看这些动图时，一个新的行业诞生了。 1895 年，Lumiére 兄弟 Auguste 和 Louis 推出了 Cinematograph。这个设备是一台可以拍照、处理成胶片并投影图像的相机。 1896 年，他们推出了类似于 Kinetoscope 的 Vitascope。主要区别在于图像可以投影到更大的屏幕上。

在 20 世纪的过程中，电影放映机的设计变得更加复杂和精密。添加了线轴以使胶片更容易通过光源。电影的长度显着增加，到 1920 年代可以使用声音。在 1930 年代，引入了彩色电影。该行业在 1960 年代通过引入使使用单个投影仪放映长电影成为可能的盘片而发生了革命性的变化。在 1970 年代和 1980 年代，开发了数字声音。今天，电影放映机比早期的同类放映机更令人印象深刻，功能更强大，但它们工作的基本原理保持不变。

设计

电影放映机由四个主要部分组成，包括线轴组件、灯组件、镜头组件和音频组件。

Louis Jean Lumiére。

奥古斯特·玛丽·路易斯·卢米埃 (Auguste Marie Louis Lumiére) 于 1862 年 10 月 19 日出生于法国贝桑松。他的兄弟路易斯·让 (Louis jean) 出生于 1864 年 10 月 5 日。1894 年，他们开始寻找放映电影的方法，扩展了托马斯·爱迪生的想法。 1889 年，爱迪生发明了动态记录仪，它使用相纸条拍摄电影。爱迪生在 1893 年生产了运动镜，允许一个人观看运动图像。 Lumiéres 的目标是改进爱迪生的想法并为更多观众放映电影。

路易斯意识到投影的问题是创造电影的连续运动。他意识到缝纫机的“压脚”机构可以用来在镜头上快速移动小片胶卷，让每一帧在短时间内静止以进行曝光。这台机器，Cinematograph，可以在胶片上制作图像的底片，打印正片，并以每秒 12 帧的速度投影结果。

Lumiéres 安排将这些电影公之于众。 1895 年 12 月 28 日，巴黎的 Grand Café 举办了第一次放映电影的公开表演。一辆迎面驶来的火车让观众惊恐万分，惊慌失措地想逃跑；其他人晕倒了。

1948 年 6 月 6 日，路易斯在法国班多尔去世，享年 83 岁。奥古斯特活到 91 岁，于 1954 年 4 月 10 日在法国里昂去世。Lumiéres 是技术创新和发展的象征。他们因将技术带入更广阔的市场而被人们铭记，这一价值体现在他们对电影行业的贡献，电影行业已成为全球流行的娱乐形式。

阀芯组件

卷轴组件的主要目的是移动胶片通过放映机。虽然运动看起来是连续的，但实际上每一帧后都有轻微的停顿。这允许光线穿过图像并投射到屏幕上。卷轴组件由与存储和移动胶片相关的所有部件组成。位于投影机侧面的盘片由最多四个直径约 5 英尺（152 厘米）的大圆盘组成，垂直堆叠在相距 1-2 英尺（30-60.1 厘米）之间。每个光盘都足够大，可以容纳一整部电影的长度。由于电影的每一秒都需要 24 帧，因此两小时的电影在展开时可以长达 2 英里（3.2 公里）。因此，电影通过许多卷轴提供给电影院，这些卷轴在装载到盘片上之前必须拼接在一起。

盘片侧面的输出组件将胶片从进料盘移动通过灯和透镜组件并返回到接收盘。薄膜边缘有小孔，可以通过称为链轮的特殊齿轮固定。一个电动机转动链轮，使薄膜被拉过设备。称为弧度的弹簧加载辊提供张力以防止薄膜从链轮滑出。间歇性链轮已被开发用于一次拉动胶片一帧并在再次移动之前暂停。它们被定时显示每秒 24 帧。当薄膜通过镜头前时，薄膜也会在两个条之间拉伸，以保持其紧密和对齐。根据放映机的设计，电影会通过位于镜头上方或下方的声音解码系统。

灯组

灯组件包括与照亮胶片上的图像相关的所有部件。关键要素是光源。现代电影放映机使用氙气灯泡，因为它们可以明亮地燃烧数千小时。氙气灯泡由石英外壳、阴极和阳极构成。当施加电流时，灯泡会燃烧得又亮又热。灯泡位于安装在灯箱中的抛物面镜的中心。镜子将光线聚焦并将其反射到聚光镜上。聚光镜由两个透镜组成，可进一步聚焦光线并将其引导至主透镜组件。整个设置不仅增强了光线，还增强了热量，这就是为什么胶片突然停止通过投影仪时会迅速融化的原因。由于灯泡产生的热量，大多数投影仪都有冷却系统。

镜头组装

光线接下来通过图像头和镜头组件。这部分的开头是百叶窗，它是一个每秒旋转 24 次的小板。它的运动与前进的胶片同步，因此不会看到帧之间的暗区。如果快门没有到位，胶片会出现闪烁。为了进一步减少闪烁，一些电影放映机设计有双百叶窗。然后光线穿过一个称为光圈的小金属框架。这样可以确保光线只照射到带有图像的胶片部分，而不照射到链轮孔上。

穿过胶片的光线会导致图像被投影。主镜头首先聚焦该图像。在大多数电影放映机上，可以为不同的电影移除和更换镜头。主要有两种类型的镜头可用：平面和 CinemaScope。平面镜头更适合喜剧和戏剧，而 CinemaScope 镜头则适合动作片。平面镜头的长度通常在 1.5-1.8 英寸（37-45 毫米）之间，而 CinemaScope 镜头的长度为 2.8-3.3 英寸（70-85 毫米）。一些电影放映机有一个包含多个镜头的转塔系统，可以根据需要自动移动到位。

音频组装

音频组件是放映机中提供电影声音的部分。可以使用两种类型的技术：光学或磁性。光学系统是最常见的。它们由一个光源和一个光电管组成。在胶片的一侧，记录了一条透明线。线的宽度根据声音的频率而变化。当它经过光源时，会通过不同数量的光。位于与光源相对的胶片一侧的光电管接收透射光。该光然后被转换成音频信号，然后在被发送到扬声器之前被放大。磁性系统有一个与胶片直接接触的记录头。然后将胶片上磁场的差异转换为音频信号。磁性音响系统的使用并不多，因为它们具有容易损坏、更昂贵和寿命较短​​等缺点。

原材料

许多原材料用于制造电影放映机。铝合金和硬塑料主要用于制造外壳、链轮、齿轮和其他结构部件。氙气用于灯泡。氙气是一种所谓的惰性气体，当它暴露在电流中时会产生大量的光。石英还用于制造电影放映机灯泡，因为它比玻璃更能在高温下保持其结构。用于制造电影放映机的其他材料包括橡胶、不锈钢和玻璃。

制造
过程

电影放映机的主要组件，包括线轴系统、放映机控制台、音频阅读器和镜头，由不同的制造商生产，通常在电影院现场组装。

制作主体

• 1 电影放映机的主体基本上是一个长方形的盒子，里面装有灯箱、镜头、图像头和音频头。它由装载到传送带上的钢制成。然后将片材放置在具有所需外壳形状的模具中。然后释放液压机。冲头迫使钢板呈现模具的形状。然后将机身拆下并安装一个可调节底座，该底座可以改变以改变视角。

制作头像

这些零件都是单独组装，然后组装成一个整体。

• 2 图片头是灯和镜头之间的区域，胶片通过它移动。它的外壳首先在类似于车身生产的冲压工艺中由钢制成。
• 3 然后将一系列链轮和滚轮垫手动拧入框架孔的上方和下方。一个间歇链轮被放置在光圈下方。然后将该链轮连接到电机，使其以每秒 24 帧的频率启动和停止。
• 4 在胶片的另一侧，在光圈对面，是胶片门，它提供压力以在投影图像时将胶片固定到位。薄膜浇口也是通过冲压工艺形成的。胶片门后面是快门叶片。这是一个带有风扇叶片的小型金属装置。它以受控的速度在聚光器前面旋转。它与移动胶片同步，因此不会看到帧之间的暗区。
• 5 镜头转盘位于光圈前。这是一个旋转装置，镜片放置在其中。当需要不同的镜头时，可以移动它。
• 6 头框的一侧装有一扇门，可以打开以便装入胶卷。然后组装单独的部件，并将整个图像头用螺栓固定在主投影机外壳上。

制作音频头

• 7 音频磁头的构造方式与图片磁头大致相同。它由多种链轮和薄膜辊组成。在胶片路径的一侧固定有一个光源。该设备发出特定波长和强度的光。在胶片路径的另一侧是一个光电管，用于检测穿过胶片的光量。它连接到一系列放大器，然后连接到影院扬声器。根据电影放映机的设计，音频头可以位于图片头的上方或下方。像头一样，它用螺栓固定在投影机主体上。

制作灯塔

• 8 灯箱由框架和氙气灯泡组成。生产氙气灯泡可能是一个困难的过程。由于这些灯泡会产生大量热量，因此它们的外壳由石英而不是玻璃制成。首先加热石英管并吹气以形成灯泡所需的形状。一端连接金属阴极，另一端连接阳极。石英外壳中的空气被氙气置换，整个装置是真空密封的。氙气的稀有性和制造难度使得这些灯泡价格昂贵，每个灯泡的价格从 700 美元到 2,000 美元不等。
• 9 然后将灯泡安装在铝制抛物线形镜子的中心。然后将该组件手动连接到金属框架上。框架有一个排气管和几个风扇，以帮助去除灯泡产生的大量热量。电线 电影放映机。手工焊接到阳极和阴极，然后连接到电源线。然后将灯组件放置在主投影体的顶部。体内是聚光透镜，有助于聚焦和增强光线。

制作镜头

• 10 个镜片由玻璃制成。每个电影放映镜头实际上都是由多个具有不同放大效果的小玻璃镜头组成的。对于每个组件镜头，玻璃首先按照制造商的规格进行切割。然后将玻璃放置在装配线上，工人将每块玻璃抛光至适当的厚度，然后用特殊的抗反射涂层对其进行处理。单个镜头系统可以使用多达七个组件镜头。
• 11 然后将组件镜头装入金属，然后以特定间隔放入镜筒中。这是由专业工人完成的高度精确的过程，因为玻璃镜头之间的距离对图像质量有着深远的影响。枪管的内部涂有深色的非反光材料。然后通过拧入镜头转台将镜头连接到投影仪机身上。

制作阀芯组件

• 12 线轴组件从坚固金属框架的构造开始。典型的框架由一个带有两个脚踏板的高柱子组成。每个组件都放置在传送带上并通过液压冲床。该冲头配备了锋利的金属锯，可以从实心钢筋上切割出合适的尺寸。然后将脚杆垂直手动焊接到主支柱的底部。它们的位置使得它们之间大约成 45 度角。较小的金属管焊接在脚杆之间的中点处，以提供更稳定的结构。最后，将带橡胶底的金属板焊接到立柱和脚踏杆的底部，以确保操作过程中的移动最小。
• 13 单独组装支撑臂和附属部件。在钢支撑臂的一端连接了一个金属轴承。这种轴承可以自由旋转。在支撑臂的另一端钻了一个孔，并安装了一个电动齿轮电机。在电机的末端是一个可以旋转的小橡胶轮。正是这个轮子的运动产生了使胶片移动的盘片的旋转。
• 14 然后将支撑臂组件以设定的间隔连接到主支柱上。臂被焊接到一块金属板上，然后用螺栓固定到支柱上。在主支柱上的特定点上，安装了用于固定和引导胶片进出放映机的滚轮。监控盘片速度的传感器用螺栓固定在每个支撑臂上方的支柱上，以同步移动胶片的运动。电子线被送入位于脚和主柱之间连接处的控制箱中。
• 15 然后将盘片放在支撑臂上。盘片由轻质铝合金制成。它们可以从厚金属片上切割下来。典型尺寸为直径 5 英尺（152 厘米）和 0.5 英寸（1.3 厘米）厚。它们在中间有一个圆形切口，可以容纳中心件。这是一个带有滚筒和张力杆的圆形设备，用于接收进出的薄膜。还直接在盘的中心钻了一个孔，以便它可以由支撑臂上的轴承固定和移动。

总装

• 16 主放映机控制台和胶片卷轴系统被运送到电影院。它们通过电缆连接，因此它们以高度受控的运动移动胶片。然后他们准备好加载电影并放映电影。

质量控制

在生产过程中的每一步都进行质量控制测试，以确保生产出工作的电影放映机。每个制造商都有自己的测试，专门与他们制造的投影仪部件相关。这些测试包括目视检查和物理测量。例如，镜片制造商使用计算机化的激光卡尺来测量生产的每个镜片的厚度。灯生产商测量所生产的灯的各种特性，例如光度、热量和功耗。然后组装主投影机的组件，制造商通过播放样本电影来调整和调整所有移动组件的速度，并确定设备是否正常工作。即使在影院组装好电影放映机后，技术人员也会根据需要不断检查和调整部件。

未来

未来几年，电影放映机的未来将发生巨大变化。随着电子存储介质的显着进步，胶片可能不再用于放映电影。事实上，一些公司正在研究一种在计算机硬盘驱动器上制作电影的系统。以这种方式存储的电影有望降低分发和展示的成本。更少的工人可以经营电影院，电影图像将更加清晰和清晰。目前，影院对采用新技术犹豫不决，但计算机数字放映机取代电影放映机只是时间问题。

哪里可以了解更多

书籍

Barclay, S. 电影图像：从电影到数字。 焦点出版社，1999 年。

Case, D. 后期制作中的胶片技术。 焦点出版社，1997。

其他

Boegner, Ray F.“关于氙气灯泡你想知道的一切。” 氙气灯泡网页。 2001 年 12 月。。

Boegner, Ray F.“后期制作中的电影技术”。 科学美国人网页。 1998. 2001 年 12 月。。

哈里根。 电影投影镜头。 美国专利 6,317,268。 2001 年 11 月 13 日。

佩里 罗曼诺夫斯基