ФРОНТПРОЕКЦИЯ В МИССИЯХ "АПОЛЛОН"

Главы 4-7

Глава IV. 

ФРОНТПРОЕКЦИЯ

     Впервые фронтпроекция с использованием световозвращающего экрана была применена за 4 года до Стэнли Кубрика, в 1963 году, в японском фильме «Нападение людей-грибов»[4] . Длинная разговорная сцена на паруснике, идущему по морю, была снята в павильоне, а изображение моря проецировалось на большой экран на фоне (рис.IV-1): 

      Поскольку в фильме "Нападение людей-грибов" имеется максимально общий план с парусником на переднем плане и морем на фоне, можно вычислить, что размер фонового экрана был примерно 7 метров в ширину. При построении комбинированного кадра происходит жёсткая привязка положения съёмочного аппарата к плоскости экрана. В кадр берётся полностью всё проецируемое на фон изображение, а не используется небольшая его часть, так как при выкадровке сильно ухудшается качество изображения, теряется резкость и увеличивается зернистость. Когда необходимо сменить крупность плана (рис.IV-2), аппарат остаётся на месте, а декорация с актёрами перемещается  ближе или дальше, правее или левее - для этого декорация устанавливается на площадке, движущейся на колёсах. 

Рис.IV-2. Кадр из фильма «Нападение людей-грибов», средний план. Декорацию с парусником подкатили ближе к камере.

      Когда в 1965 году С.Кубрик приступал к съёмкам “Космической одиссеи”, он прекрасно понимал поставленные перед ним задачи государственной важности. Главная из задач - создание ТЕХНОЛОГИИ, с помощью которой средствами кино можно добиться реалистичных кадров пребывания астронавтов на Луне, чтобы затем выдать эти фейковые кадры - комбинированные съёмки - за величайшее достижение человечества в освоении космического пространства. На отработку такой технологии (замкнутого цикла производства), ушло два года кропотливого труда. По контракту режиссер должен был сдать финальную версию фильма не позже 20 октября 1966-го. Но только к середине 1967 года удалось замкнуть цепь всех необходимых рабочих элементов и создать технологический регламент для конвейерного производства так называемых “лунных” кадров. Летом 1966 года работа над “Космической одиссеей” остановилась и почти целый год Кубрик пытался решить одну-единственную техническую проблему – проекцию на гигантский экран для создания лунных пейзажей.

     Какие-то звенья  технологической цепочки уже были прекрасно отработаны задолго до Кубрика, как например, контратипирование широкоформатных материалов. Какие-то недостающие стадии, как например, получение фотографий реальной лунной горы для проецирования на фон, должны быть вот-вот  разрешены с помощью отправленных на Луну автоматических станций “Сервейер”. Некоторые элементы технологического процесса приходилось изобретать в процессе съёмок - например, пришлось заново конструировать проектор для больших слайдов размером 20 х 25 см, поскольку такого не существовало. Определённые элементы пришлось позаимствовать у военных – зенитные прожекторы для имитации в павильоне света Солнца.  

     Съёмка фильма “2001. Космическая одиссея” – это операция прикрытия, где под видом съёмок фантастического фильма, разрабатывалась технология фальсификации “лунных” материалов. И как во всякой операции прикрытия, основные карты не должны быть раскрыты.

      Другими словами, в фильме не должно быть кадров, которые будут потом “процитированы” (полностью воспроизведены) в лунных миссиях аполлониады.  Обратите внимание: по сюжету фильма, в 2001 году астронавты оказываются на Луне, где обнаруживают такой же таинственный артефакт в виде прямоугольной плиты, что и на Земле.  Но высадка на Луну в фильме происходит ночью, в голубоватом свете висящей над горизонтом Земли (рис.IV-3).

Рис.IV-3. “2001.Космическая одиссея”. Высадка астронавтов на Луну происходит ночью. Комбинированный кадр. На фоне - проекция пейзажа со слайда.

      А высадка астронавтов в миссиях “Аполлон” будет, конечно же, происходить днём при свете солнца. Но Кубрик не может снять такой кадр для фильма, иначе раскроется весь секрет.

     Тем не менее задача создания “лунных” кадров остаётся самой актуальной, ради этого и задумывался фильм. Такие кадры, когда на переднем плане находятся актеры в павильоне, а на задний план проецируется лунный горный пейзаж, обязательно должны быть отработаны во всех мелочах. И Кубрик снимает такие кадры. Только вместо реального лунного пейзажа используется очень похожий на лунный, горный пейзаж пустыни Намибии, на юго-западе Африки, а на переднем плане вместо астронавтов разгуливают животные (рис.IV-4).

Рис.IV-4. Кадр из пролога “На заре человечества” к фильму “2001.Космическая одиссея”

      И этот горный пейзаж должен быть освещён низким солнцем с длинными тенями (рис.IV-5), поскольку, по легенде, высадка астронавтов на Луну должна происходить в начале лунного дня, когда лунная поверхность ещё не успела нагреться до +120°С, при высоте солнца над горизонтом 25-30°.  

Рис.IV-5. Горный пейзаж Намибии, освещённый низким солнцем (изображение со слайда), совмещается с переднеплановым бутафорским пейзажем в павильоне студии МGM.

       Главная задача во время съёмки – сделать так, чтобы переднеплановый пейзаж воспринимался частью одного единого кадра, чтобы он не выбивался ни по фактуре, ни по цвету.

     Мы уже упоминали, что летом 1966 года работа над фильмом остановилась на год. Кубрик должен был понять, как поставить пролог “На заре человечества”. Говоря другими словами, Кубрик искал места, похожие на лунный ландшафт, чтобы в них вписать актёрскую сцену. Поначалу планировались съёмки в Африке, затем прошёл выбор натуры в Англии - на острове хотели найти местность, похожую на африканскую пустыню. Точнее говоря, искали местность,  похожую на лунный горный пейзаж. Ничего похожего в Англии не нашли. В конце концов для комбинированных съёмок были отсняты слайды (диапозитивы) в нигерийской пустыне, большого формата, их размер был 8 х 10 дюймов (20 х 25 см) (рис.IV-6).

Рис.IV-6. Слайд (диапозитив) для фоновой проекции размером 8 х 10 дюймов (20 х 25 см)[5].

      Эти слайды проецировались в павильоне на гигантский экран шириной 110 футов и высотой 40 футов (33,5 х 12 метров). Вначале Кубрик делал тестовые пробы с диапозитивами размером 4 х 5 дюймов (10 х 12,5 см). Качество фонового изображения получалось достаточно хорошим, но не идеальным, поэтому выбор был остановлен на диапозитивах в 4 раза больших по площади, 8 х 10 дюймов (20 х 25 см). Проектора для таких больших диапозитивов вообще не существовало. Работая в тесном сотрудничестве с супервайзером спецэффектов MGM Томом Ховардом, Кубрик приступил к созданию собственного супермощного проектора.

     В проекторе в качестве источника света использовалась дуга интенсивного горения с  угольными электродами, потребляемая сила тока составляла 225 Ампер. Было предусмотрено водяное охлаждение. Между диапозитивом и электрической дугой находился конденсор – блок собирательных положительных линз толщиной около 45 см и огнеупорное стекло типа Пайрекс (PYREX), выдерживающее температуру до +300 градусов. По меньшей мере шесть задних конденсоров треснули во время съёмок из-за высокой температуры или из-за того, что холодный воздух попадал в проектор при открывании дверцы. Проектор включался на время от 1 до 5 минут, только на время непосредственно съёмок. При большем времени горения дуги эмульсионный слой диапозитива начинал от температуры растрескиваться и отслаиваться.

     Поскольку вся пыль или грязь, появляющиеся на поверхности диапозитива, многократно увеличивались на гигантском экране и становились заметными, то предпринимались самые тщательные меры предосторожности. Использовались антистатические устройства, а диапозитивные пластины загружались под «антисептическими» условиями. Оператор, который загружал пластины в проектор, использовал тонкие белые перчатки и даже носил хирургическую маску, чтобы его дыхание не затуманило зеркало[6].

    Получение комбинированного кадра выглядит следующим образом. Свет от проектора, в котором установлен диапозитив, попадает на стекло с серебряным покрытием, расположенное под углом 45° к оси проектора. Это - полупрозрачное зеркало, оно имеет размер около 90 см в ширину и жёстко крепится на станине проектора в 20-ти см от объектива. 50% света при этом проходят через зеркальное стекло прямо и никак не используются, а оставшиеся 50% света отражаются под прямым углом и попадают на киноэкран из световозвращающего материала (рис.IV-7). На рисунке исходящие лучи изображены жёлтым цветом.

Рис.IV-7. Получение комбинированного кадра методом фронтпроекции.

      Стеклянные шарики экрана возвращают лучи назад, в исходную точку. На рисунке возвратные лучи обозначены красно-оранжевым цветом. По мере удаления от экрана, они собираются в точку, в фокус, и яркость их сильно возрастает. А поскольку на пути этих лучей находится полупрозрачное зеркало, то половина этого света отклоняется в объектив проектора, а другая половина  возвратного света попадает прямо в объектив кинокамеры. Чтобы получить яркую картинку в фильмовом канале съёмочной камеры, объектив проектора и объектив кинокамеры должны находиться ровно на одном и том же расстоянии от полупрозрачного зеркала, на одной и той же высоте и строго симметрично относительно зеркала.    

      Следует уточнить, что место сбора лучей - это не совсем точка. Поскольку источником излучения является объектив проектора, то из него исходит пучок света по диаметру равный  входному отверстию объектива. И в фокусе возврата лучей образуется не точка, а небольшой кружок. Чтобы съёмочный объектив мог точно попасть в это место, под площадкой крепления камеры имеется штурвальная головка (рис.IV-8) с двумя степенями свободы, и вся камера со штативом крепится на суппорте, который может перемещаться по коротким рельсам (см.рис.IV-7).  

Рис.IV-8. Штурвальная головка штатива съёмочной камеры.

       Все эти приспособления нужны для юстировки положения камеры. Только в одном-единственном месте наблюдается максимальная яркость киноэкрана. Эта яркость световозвращающего экрана примерно в 100 раз выше, чем давал бы при тех же условиях освещения диффузный белый экран. При смещении камеры всего на несколько сантиметров, яркость экрана падает в несколько раз. Если положение объектива камеры найдено правильно, то камера может делать небольшие панорамы влево-вправо вокруг центральной оси без ущерба для изображения. Только ось вращения должна находиться не в середине камеры (где сделана резьба под винт штативного крепления, а посередине объектива. Для того, чтобы сместить точку оси вращения, на штатив устанавливается дополнительная планка, по которой съёмочная камера немного отодвигается назад так, чтобы напротив винта крепления в штативе оказалась середина объектива.  

      Поскольку яркость световозвращающего экрана в 100 раз выше, то такой экран требует и освещенности в 100 раз меньше, чем это необходимо для нормального освещения диффузно отражающих объектов, расположенных перед экраном. Говоря другими словами, высветив прожекторами игровую сцену перед экраном до необходимого уровня, мы на экран должны направить света в 100 раз меньше, чем на актёрскую сцену. 

      Наблюдатель, который стоит в стороне от съёмочной камеры, видит, что сцена перед экраном ярко освещена, но в то же время на экране никакого изображения нет. И только когда наблюдатель подойдёт и встанет на место камеры, он увидит, что яркость экрана резко вспыхнет и выровняется с яркостью расположенных перед ним объектов. То количество света, которое падает на актёров только от проектора, столь незначительно, что оно никак не читается на лицах и костюмах. К тому же следует учесть, что широта киноматериалов – примерно 5 ступеней, это интервал передаваемых яркостей 1:32. И при настройке экспозиции на игровую сцену, 100-кратное уменьшение света выходит за пределы передаваемого киноплёнкой интервала, киноплёнка не чувствует такого слабого света.

       И камера, и проектор жёстко зафиксированы на одной небольшой платформе. Вес всей этой конструкции – более тонны.

       Самое главное, для чего обязательно нужна юстировка положения камеры, заключается в следующем. Мы видим (см.рис.IV-7), что актёры и другие объекты, находящиеся перед камерой, отбрасывают на экран непрозрачные тени. При правильном совмещении проектора и камеры получается так, как будто источник света находится внутри съёмочной камеры, и тень прячется ровно за объектом. При смещении камеры относительно оптимального положения на несколько сантиметров, по краю объекта возникает ободок тени (рис.IV-9).

Рис.IV-9. Появление тени справа за пальцами вследствие неточного совмещения камеры и проектора

Увидеть эти отклонения вы сможете на фотографиях, размещённых в статье “Как мы снимали спектакль с помощью фронтпроекции” (ссылка скоро появится).

       Почему мы так подробно описываем технологический процесс съемки всего нескольких простеньких планов из фильма «Космическая одиссея»? Да потому что именно эта технология создания комбинированных кадров была использована в лунных миссиях «Аполлонов».

      Вы же понимаете, что не для того тратят целый год усилий, чтобы снять кинокадр, как 6 чёрных свиней с хоботками (это – тапиры) пасутся на фоне горы (рис.III-4). И не для того сооружают в павильоне гигантскую съёмочную прецизионную конструкцию весом более тонны, чтобы в итоге отснять кадр, в котором несколько булыжников и костей лежат на фоне ничем не примечательного горного пейзажа (рис.III-5). На таких, казалось бы, проходных кадрах, на самом деле отрабатывается технология съёмки общих планов на «Луне».

      Построение комбинированного кадра, снятого как бы на Луне, начинается с того, что камера жёстко выставляется относительно экрана, а затем начинается декорирование образовавшегося между ними пространства. Экран для фронтпроекции, как и экран в кинотеатре, вывешенный и закреплённый однажды, больше никуда не перемещается. Относительно середины экрана на расстоянии 27 метров от него устанавливается проекционно-съёмочная установка. В проектор помещают диапозитив с изображением лунной горы.

      А дальше перед экраном насыпается грунт, по которому будут гулять и прыгать актёры-астронавты.

      Проекционно-съёмочная установка находится на тележке и, в принципе, может перемещаться. Но делать какие-либо перемещения во время съёмок не имеет смысла. Ведь если тележка подъедет ближе к экрану, то уменьшится расстояние от проектора до экрана, и соответственно меньше станет размер лунной горы на фоне. А это недопустимо. Гора, до которой якобы 4 километра, не может уменьшаться в размерах при приближении к неё на два-три шага. Поэтому проекционно-съёмочная установка всегда находится на одном и том же удалении от экрана, 26-27 метров. И, чаще всего, она не установлена на грунт, а находится в подвешенном состоянии на операторском кране, чтобы объектив съёмочной камеры располагался на высоте примерно полутора метров, как бы на уровне фотоаппарата, прикреплённого на груди фотографа. Когда нужно создать эффект, что якобы фотограф подошёл поближе или сделал пару шагов в сторону, то двигается не съёмочный аппарат, а декорация. Для этого декорация устанавливается на подвижной платформе. Ширина этой платформы такова, что она может проезжать между камерой и экраном и даже смещаться под камеру.

      Согласно легенде, астронавты на Луне делали не только статичные фотосессии среднеформатным фотоаппаратом Хасельблад, но ещё и снимали свои перемещения на 16-мм киноплёночную кинокамеру и фиксировали свои пробежки на телекамеру (рис.IV-10), которая была установлена на ровере, электромобиле.

Рис.IV-10. 16-мм плёночная кинокамера Маурер (слева) и телекамера LRV (справа), которые якобы использовались во время пребывания на Луне.

       Попробуем определить расстояние от световозвращающего экрана до съёмочной телекамеры не по фотографиям, а по видео. Одно из таких видео из миссии Аполлон-17 мы уже приводили. Вначале астронавт стоит на дальней границе насыпного грунта, у экрана, буквально в полуторе-двух метрах от него (рис.47, слева). После нескольких шаркающих шагов он начинает вприпрыжку бежать в сторону телекамеры. Оператор, снимающий бегущего на него актёра, начинает делать отъезд с помощью зума, удерживая его примерно в одной и той же крупности. Подбежав к телекамере метра на полтора, актёр останавливает свой бег по прямой линии и поворачивает вправо (рис.IV-11, справа).

Рис.IV-11. Начало и конец пробежки на телекамеру.

       За время этой пробежки актёр сделал 34 шага:  17 шагов правой ногой и 17 шагов левой ногой.  Первые 4 шага были не прыжки, а просто волочение ног по песку (утюжком), с целью расшевелить песок,  вызвать брызги песка из-под ног, с  перемещением ступни на 15-20 см.  Далее начинаются короткие прыжки с высотой подъема не более 15 см (как на Земле), причём основное перемещение происходит за счёт движения правой ноги вперёд на 60-70 см (рис.IV-12, слева) и пролёта в воздухе на 20-25 см, в то время как левая нога почти не выбрасывается вперед (максимум на полступни), а останавливает свой ход около правой ноги. Перемещение левой ноги вперёд во время прыжков не превышает 30-40 см (рис.IV-12, справа).  

Рис.IV-12.  Перемещение правой ноги (левый рисунок) во время прыжка и левой ноги (правый рисунок).

ВИДЕО пробежки на телекамеру

       Итого, перемещение за счёт движения правой и левой ноги составляет около 1,4 метра. Таких парных шажков-прыжков набралось 17, из чего следует, что актёр пробежал расстояние примерно 23 метра. Когда будете перепроверять расчёты, учтите, что первые два шага были почти на месте.

       Актёр не может подойти вплотную к экрану. Поскольку экран зеркальный, а белый скафандр ярко освещён, то этот экран, как зеркало, начнет отражать свет, идущий от белого скафандра в камеру, и вокруг астронавта возникнет ореол, типа вот такого, что мы видели, в миссии Аполлон-12 (рис.IV-13).

Рис.IV-13. Миссия Аполлон-12. Аура вокруг белого скафандра из-за зеркального экрана на фоне.

       Как минимум два метра должны отделять актёра от световозвращающего экрана.  Два метра от экрана до точки начала пробежки, 23 метра - путь прыжками до телекамеры, и полтора метра от телекамеры до финишной точки. Опять получается 26-27 метров. До той горы на фоне, что мы видим  в видеоролике, не 4 км от места съемки, а всего-навсего 27 метров, и высота горы не 2-2,5 км, а всего-то - 12 метров.

      27 метров (90 футов) – это максимальное расстояние, на которое удалось Кубрику отодвинуть экран от места съёмки.  На большее – не хватало света.

      Кубрик в интервью время от времени жаловался на нехватку света. Когда речь заходила о фронтпроекции, говорил, что не было возможности создать эффект солнечного дня на переднеплановых объектах. И если мы посмотрим на кадры пролога к «Космической одиссеи», то действительно, увидим, что декорация в павильоне (передняя часть кадра) всегда освещена верхним рассеянным светом (см., например, рис.IV-4, IV-5). Для этого в павильоне над декорацией было вывешено полторы тысячи маленьких лампочек RFL-2, объединенных в несколько секций (см.рис.III-2). По желанию можно было включать или выключать ту или иную секцию, чтобы больше или меньше высветить тот или иной участок декорации. И хотя боковыми прожекторами оператор пытался создать эффект заходящего солнца, в целом на всех кадрах пролога, где использована фронтпроекция, передний план всё время как бы находится в теневой части, и туда не попадают прямые лучи солнца. Такая информация распространялась специально. Специально Кубрик говорил, что нет такого мощного прибора, чтобы создать на площадке протяженностью в 90 футов эффект солнечного дня. Делал он это умышленно, поскольку понимал, что фильм «2001.Космическая одиссея» - это операция прикрытия для лунной аферы, и ни в коем случае нельзя раскрывать все технологические детали готовящейся лунной фальсификации, которая будет сниматься при имитации солнечного света в кадре.

       К тому же съёмочная площадка, которую нужно высвечивать, была не такая уж и большая: 33,5 метра (110 футов) - ширина экрана и 27 метров (90 футов) – удаление от экрана.   По площади – это примерно 1/8 часть футбольного поля (рис.IV-14).

Рис.IV-14. Размеры футбольного поля по рекомендациям FIFA, цветом выделена 1/8 часть поля.

         А мощные осветительные приборы существовали, но в кино они не применялись, это – зенитные прожектора (рис.IV-15).

Рис.IV-15. Зенитные прожектора над Гибралтаром во время учебной тревоги 20 ноября 1942 г.

     Справедливости ради следует добавить, что самые мощные осветительные приборы, применяемые в кинопроизводстве – дуги интенсивного горения (ДИГи), происходят из военных разработок, например, КПД-50 - кинопрожектор дуговой с диаметром линзы Френеля 50 см (рис.IV-16).

Рис.IV-16. Фильм «Иван Васильевич меняет профессию». В кадре – КПД-50. В нижнем кадре осветитель подкручивает сзади осветительного прибора ручку подачи угля.

        Во время работы осветительного прибора уголь постепенно сгорал. Для подачи угля имелся небольшой моторчик, который с помощью червячной передачи потихоньку подавал уголь вперёд. Поскольку уголь не всегда горел равномерно, осветителю время от времени приходилось подкручивать специальную ручку сзади осветительного прибора, чтобы сблизить или отодвинуть угли.

      Есть осветительные приборы с диаметром линзы 90 см (рис.IV-17).

Рис.IV-17. Осветительный прибор КПД-90 (ДИГ «Метровик»). Мощность 16 кВт. СССР, 1970-е годы.

______________________________________________

[4] Фильм «Нападение людей-грибов» («Matango”), реж. Исиро Хонда, 1963 г., https://www.kinopoisk.ru/film/93489/

[5] Взято из статьи  2001: A Space Odyssey - The Dawn of Front Projection   http://www.thepropgallery.com/2001-a-space-odyssey-dawn-of-front-projection

[6] Журнал «American Cinematographer», июнь 1968 г. http://leonidkonovalov.ru/cinema/bibl/Odissey2001.pdf

Глава V. 

ЗЕНИТНЫЕ ПРОЖЕКТОРА

     В США серийно выпускались зенитные прожекторы с диаметр зеркала – 150 см (рис.V-1) для зенитных и морских прожекторных установок.

Рис.V-1. Зенитный прожектор США  в комплекте с генератором электроэнергии.

      Аналогичные мобильные зенитные прожекторы с диаметром параболического зеркала 150 см выпускались и в СССР в 1938-1942 гг. Они устанавливались на автомобиле ЗИС-12 (рис.V-2) и, в первую очередь, предназначались для поиска, обнаружения, освещения и сопровождения самолётов противника.

Рис.V-2. Автомобильная прожекторная станция З-15-4Б на автомобиле ЗИС-12.

      Световой поток прожектора станции З-15-4Б  мог выхватывать в ночном небе самолёт на удалении до 9-12 км. Источником света являлась электродуговая лампа с двумя угольными электродами, она обеспечивала силу света до 650 млн кандел (свечей). Длина положительного электрода около 60 см, продолжительность горения электродов составляла 75 минут, после чего требовалась замена сгоревших углей. Питание прибора могло осуществляться от стационарного источника тока, либо от передвижного генератора электроэнергии мощностью 20 кВт, причём потребляемая мощность непосредственно лампы составляла 4 кВт.

       Конечно, у нас есть и более мощные прожектора, например, Б-200,  с диаметром зеркала 200 см и дальностью действия луча (в ясную погоду) до 30 км.

       Но речь пойдёт о 150-сантиметровых зенитных прожекторах, поскольку именно они использовались в лунных миссиях.  Эти прожектора мы видим везде. Вот в начале фильма «Для всего человечества» («For all mankind») мы видим, как включают прожектора (рис.V-3, правый кадр), чтобы осветить стоящую на стартовом столе ракету (рис.V-4).

Рис.V-3. 150-см прожектор (слева) и кадр (справа) из фильма «Для всего человечества»

Рис.V-4. Ракета-носитель на стартовом столе освещена зенитными прожекторами

     Принимая во внимание тот факт, что высота ракеты 110 метров, и мы видим лучи света (рис.V-4), можно оценить, с какого расстояния светят прожектора, - это примерно 150-200 метров. 

Эти же прожектора мы видим и в павильоне, во время тренировок астронавтов (рис.V-5, V-6).

Рис.V-5. Тренировка экипажа Аполлон-11. В глубине – зенитный прожектор.

Рис.V-6. Тренировка в павильоне. В глубине зала – зенитный прожектор.

       Основным источником излучения в электрической дуге является кратер положительного угля.

       Дуга интенсивного горения отличается от простой дуги устройством электродов. Внутри  положительного угля, вдоль оси, высверливается цилиндрическое отверстие, которое заполняется фитилем — спрессованной массой, состоящей из смеси сажи и окиси редкоземельных металлов (тория, церия, лантана) (рис.V-7). Отрицательный электрод (уголь) дуги высокой интенсивности изготовляется из твердого материала без фитиля.

Рис.V-7. Уголь киносъёмочнй белопламенный для ДИГа.

       При увеличении силы тока в цепи дуга дает большее количество света. Это объясняется главным образом увеличением диаметра кратера, яркость которого остается почти постоянной. В устье кратера образуется облако светящегося газа. Таким образом, в дуге интенсивного горения к чисто тепловому излучению кратера добавляется излучение паров редкоземельных металлов, входящих в состав фитиля. Общая яркость такой дуги в 5—б раз больше яркости дуги с чистыми углями.

       Зная, что осевая сила света американского прожектора около 1.200.000.000 кандел, можно рассчитать, с какого расстояния один прожектор создаст освещенность, необходимую для киносъемки на диафрагме 1:8 или 1:5,6. На рисунке III-4 приведена таблица с рекомендациями фирмы Кодак для плёнки светочувствительностью 200 единиц. Для такой плёнки нужна освещенность 4 тысячи люкс при диафрагме 1:8. Для пленки чувствительностью 160 единиц требуется на 1/3 света больше, примерно 5100 лк. Прежде чем подставить эти значения в известную формулу Кеплера (рис.V-8), примем во внимание очень существенную поправку.

Рис.V-8. Формула Кеплера,  связывающая силу света и освещённость.

       Чтобы хоть как-то сымитировать при киносъёмке лунную гравитацию, которая в 6 раз меньше, чем на Земле,  необходимо все объекты заставить опускаться на поверхность Луны (корень квадратный из 6) в 2,45 раз медленнее. Для этого при съёмке увеличивают скорость в 2,5 раза, чтобы при проекции получить замедленное действие. Соответственно вместо 24 кадров в секунду, съёмка должна производится со скоростью 60 к/с. И, следовательно, света для такой съёмки требуется в 2,5 раза больше, т.е. 12800 лк.

     Согласно легенде, астронавты высаживались на Луну, когда, например, для миссии Аполлон-15 (с фотографии именно из этой миссии – рис.I-1 – начинается наша статья) высота подъёма солнца составляла 27-30°. Сответственно угол падения лучей, рассчитываемый как угол от нормали, будет около 60 градусов. При этом тень от астронавта будут в 2 раза длиннее его высоты (см. тот же рис.I-1).

Косинус 60 градусов равен 0,5. Тогда квадрат расстояния (по формуле Кеплера) будет вычислен как 1.200.000.000 х 0,5 / 12800 = 46875, 

и соответственно расстояние будет равно квадратному корню из этого значения, т.е 216 метрам. Осветительный прибор может быть удалён от места съёмки примерно на 200 метров, и всё равно он будет создавать достаточный уровень освещённости.

     Здесь следует учесть, что значение осевой силы света, приводимое в справочниках – это, как правило, максимально достижимое значение. На практике в большинстве случаев значение силы света получается несколько меньше, и прибор приходится для достижения необходимого уровня освещенности придвигать несколько ближе к объекту. Поэтому дистанция 216 метров – это лишь ориентировочное значение.

     Тем не менее есть параметр, который позволяет вычислить расстояние до осветительного прибора с большой точностью. К этому параметру инженеры НАСА относились с особым вниманием. Я имею в виду размытость тени в солнечный день. Дело в том, что солнце с физической точки зрения не является точечным источником света. Оно воспринимается нами как светящийся диск с угловым размером 0,5 °. Из-за этого параметра вокруг основной тени по мере удаления от предмета возникает контур полутени (рис.V-9).

Рис.V-9. У основания дерева тень резкая, но по мере увеличения расстояния от объекта до тени наблюдается размытие, полутень.

И в «лунных» снимках мы видим размытие тени по контуру (рис.V-10).

Рис. V-10. Тень от астронавта размывается по мере удаления.

Чтобы получить «естественность» размытия тени – как будто в солнечный день - светящееся тело осветительного прибора должно быть наблюдаемо точно под таким же углом, как и Солнце, в пол-градуса.

Поскольку в зенитном прожекторе для получения узкого пучка света используется параболическое зеркало диаметром полтора метра (рис.V-11), то нетрудно посчитать, что этот светящийся объект нужно удалить на 171 метр, чтобы он был виден с тем же угловым размером, что и Солнце.   

Рис. V-11. Использование параболического отражателя для концентрации излучения.

Рис.V-12. Заявленная высота солнца над горизонтом при посадке на Луну

     
 Ведь это искусственное "солнце" - нужно было поднимать на определённую высоту.
При удалении прожектора на 170 метров от места съёмки приходится строить мачту высотой не менее 85 метров, чтобы сымитировать угол подъема солнца 27-30° (рис.V-13).

Рис.V-13. Зенитный прожектор мог быть устанавлен на мачте.    



     С точки зрения кинопроизводства наиболее удобным вариантом является съёмка с низким «солнцем» над «лунным» горизонтом, например, как мы это видим в фотоальбомах "Аполлона-11" и "Аполлона-12" (рис.V-14 и рис.V-15). 

Рис.V-14. Типичный снимок из фотоальбома "Аполлон-11" с длинными тенями.

Рис.V-15. Типичный снимок из фотоальбома "Аполлон-12" с длинными тенями.

       При высоте подъёма Солнца над горизонтом в 18° градусов тень оказывается в 3 раза длиннее роста (высоты) астронавта. А высота, на которую нужно поднять осветительный прибор, будет составлять уже не 85, а только 52 метра.
    Кроме того, небольшая высота источника света над горизонтом даёт определенные преимущества – увеличивается освещаемая площадь (рис.V-16). 
 

Рис.V-16. Изменение площади светового пятна при разном угле падения лучей.

При таком косом угле падения световой поток от прожектора распределяется на поверхности в виде сильно вытянутого горизонтального эллипса большой протяжённости, что позволяет делать горизонтальные  панорамы влево-вправо, сохраняя ощущение единственного источника света. 
В миссиях «Аполлон-11» и «Аполлон-12» высота Солнца над горизонтом в момент посадки всего 18°. Защитники НАСА объясняют этот факт тем, что в середине дня реголит нагревается выше  +120°С, а вот с утра, когда солнце невысоко поднялось над лунным горизонтом, лунный грунт ещё не успел нагреться до высокой температуры, и поэтому астронавты чувствовали себя комфортно. 

На наш взгляд, довод неубедительный. И вот почему. В земных условиях (в зависимости от широты) солнце поднимается на высоту 18° примерно за полтора часа (точнее, за 1,2-1,3 часа), если брать районы ближе к экватору. Лунные сутки в 29,5 раза длиннее земных. Поэтому подъём на высоту 18° займёт около 40 часов, т.е. около двух земных суток. К тому же, согласно легенде, астронавты Аполлона-11 пребывали на Луне почти сутки (более 21 часа). Отсюда возникает интересный вопрос – на сколько же может прогреться грунт Луны после того, как его начали освещать лучи солнца, если на Земле в это врем прошло 2-3 суток?
Догадаться несложно, ведь у нас есть данные, полученные непосредственно с Луны, с автоматической станции Сервейер, когда тот, в апреле 1967 года замерял температуру во время лунного затмения. В это время тень Земли проходит по Луне.
 

Рис.V-17. Изменение температуры на Луне во время прохождения тени Земли, по данным автоматической станции Сервейер (24 апреля 1967 г.)

 

Проследим по графику, как менялась температура панели солнечной батареи в интервале времени  с 13:10 до 14:10 (см. горизонтальную шкалу). В 13:10 станция вышла из тени (END UMBRA), а уже через час, в 14:10, покинула полутень (END PENUMBRA) - рис.V-18.  

Рис.V-18. За один час во время затмения, Луна проходит полутень Земли (из темноты выходит полностью на свет).




    Когда Луна начинает выходить из тени Земли, то космонавт на Луне видит, как в глубокой ночи из-за диска Земли появляется верхний крошечный кусочек Солнца. Всё вокруг начинает постепенно светлеть. Солнце начинает выходить из-за диска Земли, и космонавт замечает, что видимый диаметр Земли в 4 раза больше диаметра Солнца. Солнце медленно поднимается над Землёй, но только через час диск Солнца появляется полностью. С этого момента наступает лунный “день”. Так вот, за то время, что Луна находилась в полутени, температура солнечной панели на Сервейере изменилась с -100°С до +90°С (или, см. правую вертикальную шкалу графика, с -150°F до +200°F). Всего за один час температура повысилась на 190 градусов. И это при том, что Солнце за этот час ещё не вышло полностью! А когда выглянуло полностью из-за Земли, то уже через 20 мин после этого момента температура достигла обычного значения, +120..+130°С. 

Правда, следует учесть, что для космонавта, находящегося в момент затмения в экваториальной области Луны, Земля находится прямо у него над головой, и лучи Солнца падают отвесно. А в момент восхода Солнца вначале появляются скользящие косые лучи. Однако важность приведённого графика заключена в том, что он показывает, как стремительно меняется температура на Луне, лишь только на поверхность падают первые лучи. Солнце только едва выглянуло из-за диска Земли, как температура на Луне поднялась на 190 градусов! 

Именно поэтому доводы защитников НАСА о том, что за три земных дня лунный реголит почти не прогрелся, нам кажутся неубедительными - на cамом деле реголит на солнечной стороне прогревается довольно быстро после восхода солнца, за несколько часов, а вот в тени может сохраняться минусовая температура.
Подобное явление вы все замечали в конце зимы – начале весны, когда солнце начинает пригревать: на солнечной стороне  находиться тепло, но стоит войти в тень, как ощущается холод. Те, кто катался в горах на лыжах в солнечный зимний день, замечали подобные перепады. На освещённой солнцем стороне всегда тепло.
Так вот, на всех «лунных” снимках мы видим, что поверхность хорошо освещена, значит, она сильно нагрета. 

   Мы придерживаемся версии, что эффект низкого солнца, который хорошо заметен на всех “лунных” снимках, связан с невозможностью в павильоне поднять высоко над землёй мощный осветительный прибор.
Мы уже писали, что для того, чтобы сымитировать угол подъема солнца 27-30° необходима мачта высотой не менее 85 метров. Это по высоте 30-этажный дом – рис.V-19.

Рис.V-19. 30-этажный дом 

     На такую высоту придётся тянуть мощные кабели электрического тока для осветительных приборов, и каждый час менять сгорающие угли. Технически это выполнимо. Как и смонтировать внешний лифт (для небольшого подъёма и опускания осветительного прибора), с помощью которого можно было бы воссоздавать в павильоне изменение высоты солнца, которое происходит на Луне в течение 20-30 часов пребывания там астронавтов. Но вот что действительно невозможно сделать, так это построить павильон такой высоты, чтобы крыша была на уровне 30-го этажа, и сам павильон был бы шириной метров 200 – ведь надо же как-то отнести осветительный прибор на 170 метров. К тому же внутри павильона не должно быть подпирающих крышу колонн, иначе они будут в кадре. Таких ангаров ещё никто не строил. И вряд ли возможно построить. 

Рис.V-20. Имитация света солнца с помощью осветительного прибора, расположенного на земле.

 

При такой конструкции высота павильона уменьшается в 2 раза, и, самое главное, когда гигантский осветительный прибор находится на земле, им легко управлять.
Более того, вместо одного осветительного прибора можно поставить сразу несколько приборов. Например, в 12-серийном фильме "From the Earth to the Moon" ("С Земли на Луну", 1998, продюсер и исполнитель главной роли – Том Хэнкс), имитацию света солнца в павильоне создавали 20 осветительных приборов с ксеноновыми лампами мощностью 10 кВт, расположенных рядом друг с другом, направляли свой свет в параболическое зеркало, диаметром 2 метра, расположенное под потолком павильона (рис.V-21).
 

Рис.V-21. Создание в павильоне света солнца «на Луне» с помощью 20-ти  осветительных приборов и параболического зеркала под потолком.

  

Кадры из фильма «С Земли на Луну» - рис.V-22.

Рис.V-22 (а,б,в,г). Кадры из фильма "С Земли на Луну", 1998 г.

Глава VI.

ТЕЛЕКАНАЛ «ЗВЕЗДА» ВОСПРОИЗВЁЛ ТЕХНОЛОГИЮ

СЪЁМКИ ЛУННЫХ КАДРОВ МИССИЙ "АПОЛЛОН".

       В апреле 2016 года, как раз накануне Дня Космонавтики, телеканала «Звезда» показал фильм  «Теория заговора. Спецпроект. Большая космическая ложь США», в котором была продемонстрирована технология фронтпроекции, с помощью которой НАСА  фабриковала кадры пребывания астронавтов на Луне.

        На рисунке VI-1, вверху, показан кадр, снятый как бы на Луне, причём изображение лунной горы на фоне – это картинка с видеопроектора, а внизу – тот же кадр с выключенным проектором.

Рис.VI-1. Имитация пребывания космонавта на Луне. Вверху – проектор фонового изображения включён, внизу – проектор выключен. Кадры из телепередачи «Большая космическая ложь США», телеканал «Звезда».  

А вот как эта сцена выглядела на более общем плане (рис.VI-2).

Рис.V-2. Общий вид съёмочной площадки

      В глубине павильона находится экран из скотч-лайта шириной 5 метров, на него будет споецировано изображение лунной горы с видеопроектора. Перед экраном насыпается состав,  имитирующий лунный грунт (песок, садовая земля и цемент) – рис.VI-3.

Рис.VI-3. Перед световозвращающим экраном насыпается грунт.

Сбоку от экрана устанавливается яркий осветительный прибор, имитирующий как бы свет от солнца (рис.VI-4). Маленькие прожектора позволяют аккуратно высветить участок вблизи экрана.

Рис.VI-4. Осветительный прибор сбоку от экрана будет создавать эффект света от солнца.

Далее устанавливается видеопроектор (справа) и кинокамера (по центру). Между ними крепится полупрозрачное зеркало (стекло) под углом 45° (рис.VI-5).

Рис.VI-5. Размещение основных  элементов фронтпроекции (съёмочная камера, полупрозрачное зеркало, видеопроектор, черная бархатная ткань сбоку и световозвращающий экран по центру).

       Изображение лунной горы с ноутбука передаётся на видеопроектор. Видеопроектор посылает свет вперёд на полупрозрачное зеркало. Часть света (50%) проходит через стекло по прямой линии и попадает на чёрную ткань (расположена в левой части кадра на рис.VI-5). Эта часть света никак не используется и перегораживается чёрной тканью или чёрным бархатом. Если черного поглотителя не будет, то высветится стена слева, и эта освещённая стена будет отражаться в полупрозрачном зеркале как раз с той стороны, где расположена киносъёмочная камера, а это как раз то, что нам не нужно. Вторая половина света от видеопроектора, попадая на полупрозрачное зеркало, отражается под прямым углом и идёт на световозвращающий экран. Экран отражает лучи назад, они собираются в «горячую» точку. И как раз в эту точку помещается съёмочная камера. Чтобы точно найти это положение, камера расположена на слайдере и может перемещаться влево-вправо. Оптимальным будет такое положения, когда камера установится симметрично относительно полупрозрачного зеркала, т.е. ровно на таком же расстоянии, что и проектор.

       Человек, который наблюдает за происходящим с той точки, с которой снят кадр на рис.VI-5, видит, что на экране как бы нет никакого изображения, хотя проектор работает, и картинка с ноутбука передаётся на видеопоректор. Свет от киноэкрана не рассеивается в разные стороны, а  идёт исключительно в объектив съёмочной камеры. Поэтому кинооператор, который стоит за камерой, видит совсем другой результат. Для него яркость экрана примерно такая же, что и яркость насыпанного перед экраном грунта (рис.VI-6). 

Рис.VI-6. Такую картинку видит кинооператор.

Для того, чтобы граница раздела «экран-насыпной грунт» была менее заметна, мы колею, оставленную ровером на фотоснимке, продлили в павильон (рис.VI-7).

Рис.VI-7. Колея, сделанная в павильоне, будет соединяться с колеёй на фотоснимке. Справа – тень кинооператора с видеокамерой.

Рис.VI-8. Перспективное совмещение колеи в павильоне и колеи на фотоснимке. Верхняя часть кадра – изображение с видеопроектора, нижняя часть кадра – насыпной грунт в павильоне.

      Глядя на рис.V-7, можно понять, что в данный момент времени видеопроектор включен, поскольку мы видим тень человека на киноэкране. Экран освещен равномерным белым фоном. И хотя с физической точки зрения проектор освещает экран  равномерно,  мы видим отсутствие равномерности в кадре: левая часть экрана тонет в темноте, а в правой части кадра образовалось сверхъяркое пятно. Это вот такая особенность световозвращающего экрана - максимальная яркость экрана на отражении наблюдается только в том случае, когда мы встаём на одной линии с лучом падения. Другими словами, максимальную яркость мы увидим в том случае, когда источник света будет светить нам в спину, когда луч падающий, луч отраженный и глаз наблюдателя будут находиться на одной линии (рис.VI-9). 

Рис.VI-9. Максимальная яркость экрана наблюдается на одной линии с лучом падения, там, куда падает тень от глаза.

     А поскольку рис.VI-7 мы видим «глазами» видеокамеры, через объектив съёмочной камеры, то наибольшая яркость на экране возникает как раз вокруг объектива. В правой части кадра мы видим тень кинооператора, и самое яркое место – вокруг тени объектива. По сути дела, мы наблюдаем индикатрису отражения экрана: 95% света собирается при отражении в сравнительно небольшой угол, дающий яркий кружок, а в сторону от этого кружка коэффициент яркости резко падает.  

      Очень важный вопрос, который возникает у всех, кто начинает знакомиться с фронтпроекцией. Если проектор отбрасывает изображение на экран, то этот проектор должен освещать и фигуру актёра, который находится перед экраном (рис.VI-10). Почему же тогда мы не видим изображение лунной горы на белых скафандрах астронавтов?

 Рис.VI-10. Свет от проектора (полосы рисунка) на фигуре человека. Красной окружностью отмечен тёмно-серый светофильтр, укрепленный на видеопроекторе над объективом.

      Как мы уже указывали выше, световозвращающий экран не рассеивает свет во все стороны (в отличие от белого диффузного экрана и песка перед экраном), а собирает отраженный свет в одно небольшое, но яркое пятно. Из-за такой его особенности, для освещения киноэкрана требуется в 100 раз меньше света, чем для игровых объектов перед экраном. Светового потока обычного офисного видеопроектора оказалось не просто вполне достаточно для киноэкрана площадью 11 кв.м. (5м х 2,2м), световой поток пришлось ещё гасить с помощью тёмно-серого стеклянного светофильтра. На рис.VI-10 мы видим сопоставимое по яркости освещение экрана и насыпного грунта, причём видим с верхнего ракурса, а не с точки установки съёмочной камеры. Это не рабочий режим проектора, а отстроечный режим. А вот во время съёмок перед объективом видеопроектора опускался тёмно-серый стеклянный светофильтр, который уменьшал световой поток примерно в 30 раз. Этот светофильтр (на рис.V-10 он взят в красный ободок) в режиме отстройки кадра поднят вверх.  

      Без использования этого светофильтра офисный видопроектор мог бы высветить экран по площади в 30 раз больший, т.е. 330 кв.м (33м х 10м) – почти как у Кубрика. Нам, чтобы осветить такой же размер экрана, что был использован на студии MGM в “Космической одиссеи”, не нужно искать сверхмощный проектор с электрической дугой в качестве источника света. Для этих целей, как ни странно, вполне достаточно обычного офисного видеопроектора.

«Как же так? – спросите вы, - для чего же Кубрик прилагал столько усилий? Для чего изобретал слайд-проектор собственной конструкции?» А всё объясняется очень просто. В «Космической одиссеи» освещали павильон в расчёте на светочувствительность 160 единиц, а мы при съемке использовали светочувствительность 1250-1600 единиц. И поскольку мы использовали светочувствительность в 10 раз большую, нам потребовалось в 10 раз меньше света.

Рис.VI-11. Ореолы по контуру ярко освещенного белого скафандра из-за стеклянно-зеркального экрана.

Рис.VI-12. Для предотвращения разлета мелкой пыли песок опрыскивается водой.

     Как нам сообщили на кафедре гусеничных машин университета им.Баумана, когда тестировались колеса для наших будущих луноходов, песок смачивался машинным маслом для предотвращения разлёта мелких фракций песка.

Рис.VI-13. Грунтозацепы колёс на кафедре гусеничных машин МВТИ им.Баумана

Рис.VI-14. Проводим эксперимент с разлётом песка.

Глава VII. 

КИНОЭКРАН ВЫДАЛ СЕБЯ

       В коллекции Аполлона-11 размещён снимок, сделанный с орбиты Земли (рис.VII-1). В верхнем углу кадра мы видим диск солнца с “лучиками”. Кадр снят фотоаппаратом Хассельблад и объективом с фокусным расстоянием 80 мм. Такой объектив считается “нормальным” (не широкоугольным) для среднеформатных камер. Солнце занимает небольшой участок пространства – всё так, как и должно быть.

Рис.VII-1. Солнце и вид Земли с орбиты, снимок НАСА, номер по каталогу AS11-36-5293.

      Однако, на снимках пребывания человека на Луне 1969-1972 года всё иначе - вокруг солнца вдруг появляется двойное гало (ореол) и угловые размеры "солнца" достигают 10 градусов (рис.VII-2). Это в двадцать раз больше реального размера 0,5 градусов! И это при том, что в «лунных» снимках используется более широкоугольная оптика (60 мм), и диск солнца должен выглядеть меньшим по размеру, чем на объективе 80 мм.

Рис.VII-2. Типичный вид “солнца” на снимках Аполлона-12.

    Но более удивительно то, что на лунных снимках вокруг гигантского светящегося диска возникает дополнительно ещё и галó - светящееся кольцо, круговая радуга (рис.VII-3).

Рис.VII-3. Аполлон-14. Кадры с солнцем. Вокруг солнца возникает светящееся кольцо – гало.

       Мы знаем, что в земных условиях гало возникает, когда лучи солнца рассеиваются в атмосфере на кристалликах льда перистых облаков (рис.VII-4), либо на мельчайших водяных капельках тумана.

Рис.VII-4. Гало вокруг солнца в земных условиях.

       Но на Луне нет ни амосферы, ни перистых облаков, ни капелек тумана. Почему же тогда вокруг источника света образуется гало? Некоторые исследователи полагали, что появление гало на лунных снимках свидетельствует о их земном происхождении (т.е. “лунные” снимки были сделаны на Земле), а светящийся круг вокруг источника света возникает из-за рассеяния света в атмосфере.

    Соглашаясь с тем, что “лунные” снимки имеют земное происхождение, не могу согласиться с тезисом, что причиной образования гало явилось рассеяние света в атмосфере. Рассеяние света и интерференция, наблюдаемые на "лунных снимках", происходят не в атмосфере, а на мельчайших стеклянных шариках, из которых состоит световозвращающий экран скотч-лайта (рис.VII-5).

Рис.VII-5. Макросъёмка. Экран скотч-лайта состоит из мельчайших шариков.

Если взять обычный светодиод  и поместить его на фон экрана из скотч-лайта, то вокруг источника света тут же возникнет радужное кольцо – гало, в то время как на черном бархате гало пропадает (рис.VII-6).

Рис.VII-6. Возникновение гало вокруг источника света из-за расположенного на фоне экрана скотч-лайта.

     Мы подготовили видео, где показываем, находясь в светлом помещении, что гало возникает именно из-за световозвращающего экрана. На фоне слева выставлен серый экран скотч-лайта, а справа - для сравнения - такое же по яркости серое поле тестовой шкалы. А потом серое поле мы заменяем чёрным бархатом, в комнате выключаем верхний свет; светодиод проецируем сначала на чёрный бархат, а потом перемещаем на экран скотч-лайта. И ореол, и гало вокруг светодиода возникают только тогда, когда он находится на фоне скотч-лайта.

Вот как это выглядит на видео.  ВОЗНИКНОВЕНИЕ ГАЛО НА ЭКРАНЕ СКОТЧ-ЛАЙТА

Конец главы 7.

Главы 8-12    СПИСОК ВСЕХ ГЛАВ