Technologia Motion-picture

Mimo, że współczesny obserwator demonstracji Muybridge’a twierdził, że widział „żywe, poruszające się zwierzęta”, to takim urządzeniom brakowało kilku istotnych elementów prawdziwego obrazu ruchomego. Pierwszym z nich był mechanizm umożliwiający wykonywanie sekwencji zdjęć w jednym aparacie w regularnych, szybkich odstępach czasu, a drugim – nośnik zdolny do przechowywania obrazów przez okres dłuższy niż sekunda lub dwie ruchu bębnów, kół lub dysków.

Kamera ruchoma musi być w stanie przesuwać nośnik wystarczająco szybko, by umożliwić co najmniej 16 oddzielnych ekspozycji na sekundę, a także doprowadzić każdą klatkę do pełnego zatrzymania, by zarejestrować ostry obraz. Główną technologią, która tworzy ten przerywany ruch jest genewski mechanizm zegarkowy, w którym czteroszczelinowe koło gwiazdowe, lub „krzyż maltański”, przekształca napięcie sprężyny głównej w tykanie zębatych kół zębatych. W 1882 roku Étienne-Jules Marey zastosował podobny ruch przerywany „pociągu zegarowego” w „pistolecie” fotograficznym używanym do „strzelania” do ptaków w locie. Na okrągłej szklanej płycie można było zarejestrować dwanaście strzałów na sekundę. Później Marey zwiększył częstotliwość odświeżania, ale nie więcej niż do około 30 zdjęć, a zamiast kruchego, nieporęcznego szkła zastosował paski papieru uczulonego (1887) i celuloid z podkładem papierowym (1889). Przezroczysty materiał o handlowej nazwie celuloid został po raz pierwszy wyprodukowany komercyjnie w 1872 roku. Pochodził on z kolodionu, czyli nitrocelulozy (bawełny strzelniczej) rozpuszczonej w alkoholu i wysuszonej. John Carbutt wyprodukował pierwszą komercyjnie udaną celuloidową błonę fotograficzną w 1888 roku, ale była ona zbyt sztywna, aby można ją było wygodnie stosować. Do 1889 roku firma George Eastman opracowała film w rolkach z celuloidu pokrytego emulsją fotograficzną do użytku w aparacie fotograficznym Kodak. Ten mocny, elastyczny nośnik mógł szybko przenosić liczne obrazy i w końcu został zaadaptowany do filmów.

Thomasowi Edisonowi często przypisuje się wynalezienie filmu w 1889 roku. Twierdzenie to jest jednak dyskusyjne, szczególnie dlatego, że operacje związane z filmami Edisona zostały powierzone asystentowi, W.K.L. Dicksonowi, i ogólnie dlatego, że istnieje kilku wiarygodnych pretendentów przed Edisonem w Anglii i Francji. W istocie, decyzja Sądu Najwyższego Stanów Zjednoczonych z 1902 roku stwierdzała, że Edison nie wynalazł obrazu ruchomego, a jedynie połączył odkrycia innych. Jego systemy są jednak ważne, ponieważ odniosły sukces komercyjny. Sercem zastrzeżenia patentowego Edisona był ruch przerywany, zapewniany przez krzyż maltański zsynchronizowany z migawką. Wersja aparatu kinetograficznego Edisona z października 1892 roku miała format, który w zasadzie jest używany do dziś. Film, wyprodukowany przez firmę Eastman według specyfikacji Edisona, miał szerokość 35 milimetrów (mm). Dwa rzędy otworów na zębatkę, każdy z czterema otworami na klatkę, biegły wzdłuż filmu i służyły do jego przesuwu. Obraz miał 1 cal szerokości na 3/4 cala wysokości.

Początkowo filmy Edisona nie były wyświetlane. Jeden widz na raz mógł oglądać film patrząc przez okular szafki projekcyjnej zwanej kinetoskopem. Urządzenie to wywodziło się mechanicznie z zoetropa, ponieważ film był przesuwany w ciągłym ruchu, a akcja była „zatrzymywana” przez bardzo krótką ekspozycję. W zoetropie szczelina naprzeciwko obrazu dawała efekt stroboskopowy; w Kinetoskopie film przesuwał się w tempie 40 klatek na sekundę, a szczelina w obrotowym kole migawkowym o średnicy 10 cali pozwalała na ekspozycję 6 000 sekund. Oświetlenie zapewniała żarówka elektryczna umieszczona bezpośrednio pod filmem. Film nawijano na szpule. Jej końce były splatane razem, tworząc ciągłą pętlę, która początkowo miała 25 do 30 stóp długości, ale później została wydłużona do prawie 50 stóp. Silnik zasilany prądem stałym z baterii Edisona poruszał filmem w równomiernym tempie.

Kinetoskop zapoczątkował przemysł filmowy, ale jego ograniczenia techniczne sprawiły, że nie nadawał się do projekcji. Filmy mogą pracować w sposób ciągły, gdy duża ilość światła nie jest kluczowa, ale jasny, powiększony obraz wymaga, by każda klatka była zatrzymywana i naświetlana z przerwami, tak jak w kamerze. Adaptacja mechanizmu kamery do projekcji wydaje się z perspektywy czasu oczywista, ale w Stanach Zjednoczonych została udaremniona przez Dicksona, który ustalił częstotliwość klatek na sekundę znacznie powyżej tej, która jest niezbędna do postrzegania ciągłego ruchu.

Po wprowadzeniu kinetoskopu w Paryżu, Auguste i Louis Lumière wyprodukowali kombinację kamery i projektora, po raz pierwszy zademonstrowaną publicznie w 1895 roku i nazwaną cinématographe. W urządzeniu zastosowano trójkątny ruch „mimośrodowy” (przerywany) połączony z pazurem, który zahaczał o otwory w zębatce. Ponieważ film pozostawał nieruchomy w przysłonie przez dwie trzecie każdego cyklu, prędkość 16 klatek na sekundę pozwalała na ekspozycję 1/25 sekundy. Przy tej wolniejszej prędkości widzowie mogli faktycznie zobaczyć, jak ostrze migawki przecina ekran, co dawało efekt „migotania”, którego nie było w obrazach Edisona. Z drugiej strony, ręcznie napędzana cinématographe ważyła mniej niż 20 funtów (aparat Edisona ważył 100 razy więcej). Aparaty Lumière’a mogły więc podróżować po całym świecie, by kręcić i wyświetlać swoje filmy. Pierwsze amerykańskie projektory wykorzystujące ruch przerywany zostały opracowane przez Thomasa Armata w 1895 roku z ramieniem Pitmana lub „bijakiem” pochodzącym z francuskiego aparatu z 1893 roku. W następnym roku Armat zgodził się pozwolić Edisonowi produkować projektory w ilości i wprowadzać je na rynek jako Edison Vitascopes. W 1897 roku Armat opatentował pierwszy projektor z czteroszczelinową gwiazdą i krzywką (jak w kamerze Edisona).

Jednym z ograniczeń wczesnego filmowania motion-picture było rozrywanie otworów w zębatkach. Ostatecznym rozwiązaniem tego problemu było dodanie do ścieżki filmowej pętli tworzącej luz, która ograniczała bezwładność szpuli odbiorczej. Kiedy ta tak zwana pętla Lathama została zastosowana w aparatach i projektorach o przerywanym ruchu, wzrost i kurczenie się pętli po obu stronach migawki korygowało rozbieżność między ruchem zatrzymania przy przysłonie a ciągłym ruchem szpul.

Kiedy sztuka projekcji została wprowadzona, doceniono znaczenie jasnego obrazu na ekranie. Oświetlenie zapewniały węglowe lampy łukowe, choć do krótkich pokazów używano kolb z eterem i lasek niełuskanego wapnia („limelight”).