Умершие технологии: фронт-проекция

С рир-проекцией фронт-проекция имеет только одно общее свойство — изображение проецируется на экран позади актеров. Все остальное в корне отличается.

Нужно отметить, что в советской кинолитературе можно встретить такой оксиморон, как «фронтальная рир-проекция». При этом, если вы помните, слово «рир» означает «сзади». Видимо, связано это с тем, что переводчики подумали, что слово «рир» стоит там, потому что экран расположен позади актеров. Но на самом деле название технологии происходит не от места расположения экрана, а от места расположения проектора. Поэтому никакой «фронтальной рир-проекции», конечно, не существует. И в оригинальном названии технологии — фронт-проекция — никакого «сзади» нет и быть не может, потому что проектор в этом случае располагается спереди.

Дело в том, что у рир-проекции есть несколько больших минусов. Во-первых, она занимает много места в студии. Если вы помните, проектор зачастую располагался за 45 метров от экрана. Это сзади, а спереди еще нужна декорация и съемочная группа. Во-вторых, мощные проекторы «ели» много электричества, поскольку помимо ламп им требовалось охлаждение, тоже потреблявшее немало энергии. Конечно, индустрия искала более экономичный способ добиться того же эффекта. И в итоге нашла.

Попытки проецировать изображение спереди начались еще в 30-х годах, но тогда это было невыполнимо. В 40-х годах компания 3M (Minnesota Mining and Manufacturing Co.) изобрела высокоотражающий ретрорефлекторый материал скочлайт. Это изобретение и сделало фронт-проекцию возможной.

Профиль экрана скочлайта

В чем суть скочлайта? Это белая ткань, покрытая крошечными стеклянными полусферами четверть миллиметра в диаметре. Эти полусферы отражают направленный на них свет, попутно усиливая его во много раз.

Здесь информация расходится: кто-то пишет, что материал отражает 95% или 100% света, но в технической фитчуретке к оригинальному «Супермену» говорится, что экран «усиливает свет почти в тысячу раз». Это странно: в физике есть закон сохранения энергии — откуда же взяться усилению, если никакой дополнительной энергии экран не потребляет? Но это утвержденная студией фитчуретка, наверняка ее содержание просматривали специалисты, так что спорить с этой информацией сложно. Да и светимость экрана реально очень большая. Ведь до камеры долетает только 25% света проектора, но экран все еще ярко светится и обеспечивает экспонирование пленки.

Однако у экрана есть одна особенность — свет отражается только туда, откуда он пришел (отсюда название «ретрорефлекторный»). Это свойство исключает рассеивание света и обеспечивает еще одно крайне полезное условие: объект, расположенный между экраном и камерой, закрывает свою собственную тень.

Но тут есть одна сложность — чтобы проецировать изображение на экран из скочлайта и снимать его, проектор и камера должны быть расположены в одной и той же точке пространства (свет отражается только в сторону источника, а значит, чтобы поймать его, камера должна быть одновременно и источником света). А это невозможно. Чтобы решить эту проблему, перед камерой поставили специальное стекло, которое половину световых лучей пропускает, а половину — отражает (beam-splitter). Стекло стоит под углом 45 градусов между камерой и проектором, которые располагаются относительно друг друга под углом 90 градусов (по 45 градусов к разным сторонам стекла-зеркала). Так beam-splitter работает зеркалом для проектора и стеклом — для камеры.

Схема фронт-проекции

Обратите внимание на черный поглощающий экран (black absorber screen) на рисунке выше: именно там потом разместится второй экран для системы Introvision. 

Проектор направляет изображение в заднюю сторону зеркала, которое отбрасывает лучи на экран. Возвращаясь от экрана, лучи проходят сквозь стекло и попадают в камеру. В обоих случаях теряется по 50% света, но особые свойства экрана позволяют этим пренебречь. Любой объект, стоящий между экраном и стеклом-зеркалом, точнехонько загораживает собственную тень, при этом света проекции на нем не видно, потому что, во-первых, объект не имеет свойств скочлайта и поэтому свет от него отражается в разные стороны, рассеивается, становясь практически невидимым. Во-вторых, падающее на объект студийное освещение дополнительно «забивает» этот свет.

Так система экономит студийное пространство и уйму энергии, ведь в этом случае не требуется выдумывать особо мощного проектора — экран скочлайта все делает сам. В данном случае распознать проекцию на глаз практически невозможно — она резка и контрастна, будто съемка проходит на натуре.

Технология возникла в 50-х годах, но широкое применение в кино получила только после того, как Стэнли Кубрик создал с ее помощью невероятно масштабные кадры в первом сегменте фильма «2001: Космическая одиссея». Фоновые планы были сняты в Африке, но основная съемочная группа туда не выезжала. Африканскую саванну построили в студии на вращающемся полу, чтобы можно было менять ракурс камеры и локацию событий, не двигая установку камера-проектор-экран, что было бы сложнее, чем перемещение декорации.

Для этих кадров пришлось создать экран скочлайта невероятного размера: длиной 33,5 метра и 12 метров шириной. Такого еще никто не делал. Более того, полотна скочлайта такой ширины вообще не выпускают. При попытке склеить экран обнаружилось, что скочлайт в разных местах полотна имеет разную светимость, и если склеивать большое полотно из разных полос материала, на экране видны полосы с изображением разной интенсивности. Поэтому команде Кубрика пришлось склеить еще один экран — на этот раз из «заплат» разной формы, чтобы разница в интенсивности изображения не бросалась в глаза. Второй проблемой был сам проектор. Нужна была достаточно мощная модель, которая бы проецировала картинку со слайда на экран, удаленность которого составляла 27 метров. Скажем лишь, что проектор пришлось конструировать с нуля. Его лампа имела водяное охлаждение. А между ней и слайдом стояло жароупорное стекло, предохранявшее слайд от повреждения, и холодильная установка. По меньшей мере шесть холодильных установок лопнуло от жара в процессе работы. Чтобы сохранить слайды, проектор включали ровно настолько, чтобы сделать дубль.

В 1969 году изобретатели фронт-проекции получили за нее «технический» «Оскар» (Филип В. Палмквист, изобретатель скочлайта, Гербрет Мейер из Исследовательского центра кино и телевидения и Чарльз Стаффел из Rank Organisation). Хотя, конечно, изобретателей этой технологии было больше — в 1952 году систему запатентовал Уильям Дженкинс (писатель-фантаст, более известный под псевдонимом Мюррей Лейнстер), в 1962 году два француза запатентовали систему во Франции, после чего ее еще шлифовали. А у Денниса Мирена из ILM была совсем другая система, не включавшая в себя скочлайта.
 

Эта технология, при всех ее плюсах прожила относительно недолго. Опять же, во второй половине 70-х ее вытеснил новый хромакейный процесс. Например, на съемках «Звездных войн» изначально планировали использовать фронт-проекцию для некоторых крупных планов пилотов в истребителях и съемки моделей, но после нескольких тестов от этой идеи отказались и сняли все на обычном синем фоне.

Позже на основе фронт-проекции появились еще как минимум две известные модификации этого процесса: Zoptics и Introvition.

Суть системы Zoptics заключалась в том, что и у проектора и камеры были одинаковые зум-объективы, которые также были синхронизированы. Широкоугольный объектив соответствовал широкому углу проекции, а соответствующий телезум визуально удалял это же изображение от зрителя. Таким образом, расположенный между экраном и камерой объект казался летящим на камеру, потому что при увеличении фокусного расстояния объектива камеры он визуально приближался к ней, а фон за ним при этом удалялся. Зоран Перишич изобрел этот трюк для полетов Супермена в фильме 1978 года. Так Кристофер Рив, лежа на металлической балке перед экраном и не двигаясь с места, мог взлетать с земли и лететь сквозь облака. Изобретение получило «технический» «Оскар» в 1980 году.
 

Система Introvition позволяла помещать актера между двумя проекциями. Впервые ее использовали на фильме «Задворки» (1981). Там это позволило актерам бродить по моделям космической станции. В фильме «Беглец» (1993) эта система позволила Харрисону Форду сидеть на автобусе, который вот-вот протаранит поезд. Эта модификация, как видите, прожила гораздо дольше.

Схема работы системы Introvision

В схеме работы системы на месте черного экрана в первом фото стоит еще один экран, который возвращает изображение в стекло. Соответствующие маски загораживают взаимоисключающие части изображения.
 

И, конечно, многие знают о последнем на сегодняшний день известном применении этой технологии в фильме «Обливион» (2013). Однако это совсем не та же фронт-проекция, потому что здесь не применяли скочлайта и стекла-зеркала — декорация наблюдательной вышки этого не позволяла. Так что это была не ретрорефлекторная фронт-проекция, о которой мы рассказали выше.
 

Использовать синий экран в данном случае было непрактично: башня из стекла и металла была бы вся залита синими отражениями, которые пришлось бы вычищать на этапе постпродакшна. Это все равно, что отделять гречку от риса. Поэтому кинематографисты решили пойти другим путем — спроецировать фон на окружающие декорацию экраны так, чтобы получить освещение на актеров и реальные отражения.

То есть эта проекция еще выполняла функцию освещения в кадре. Причем располагать тяжелые проекторы на потолке декорации было нельзя — она не выдержала бы такого веса. Поэтому проекторы светили из-под пола декорации.

Длина экрана достигала 152 метра, а ширина — 12 метров. 21 проектор проецировал отснятое ранее видеоизображение, поделенное на 21 экран. Это видео разрешением 15К было снято тремя камерами и сшито в единое полотно. Кстати, рисованный фон бы тоже не подошел: облака должны были двигаться, а небо — менять время суток. Получилось очень красиво.

Как видите, выбор инструмента зависит от художественных задач, так что, возможно, подобная система не ушла в историю, и мы еще встретимся с фронт-проекцией в будущем.