Анализирование материалов научных киносъемок

Глава 19

Возможны два способа обработки материалов, полученных в ре­зультате научных киносъемок: качественный и. количественный.

Качественный анализ может производиться одновременно боль­шим числом наблюдателей; он заключается в том, что материал, полученный в результате киносъемки, просматривают на экране. Качественный анализ дает возможность визуально оценить дина­мику исследуемого процесса или явления.

Наблюдение несложных движений возможно с помощью обыч­ного кинопроекционного аппарата, работающего с нормальн ой час­тотой смен кадров (24 кадр/с). Восприятие же и интерпретация движений сложных требует замедленной кинопроекции, полной остановки отдельных кадров и повторных просмотров. Для этого необходим специальный кинопроектор-дешифратор.

Количественный анализ киноматериалов опирается на весь за­пас информации, содержащейся в каждом кадре. Это относится к случаям, когда кинопленка служит накопителем информации, за­фиксированной в результате научной киносъемки, чтобы затем ко­личественно оценить динамику процесса.

Покадровому количественному анализу, как правило, предшест­вует просмотр киноматериала на экране, во время которого выде­ляются наиболее важные фазы процесса, подлежащие математиче­ской обработке.

Фотограмметрические работы выполняются с помощью разнооб­разного оборудования. Наиболее простыми приборами, используе­мыми для построения траекторий движущихся объектов, являются: фотоувеличители, диапроекторы, аппараты для чтения микрофиль­мов и измерительные микроскопы. Значительно облегчают и уско­ряют работу по количественному анализированию кинокадров спе­циальные системы — киноанализаторы с автоматической записью координат точек и вводом данных измерений в электронную вычис­лительную машину.

Приборы для качественного анализирования кинофильмов.

Просмотровое устройство для кинофильмов является неотъ­емлемой принадлежностью современного киномонтажного стола;

оно позволяет просмотреть киноматериал на маленьком экране, чтобы отобрать для монтажа кинофильма нужные куски и затем просмотреть уже смонтированный эпизод

Устройство (рис. 19-1) состоит из проекционной части, неболь­шого экрана и моталки с двумя дисками. Благодаря ручному при­воду кинопроекция может вестись с любой скоростью, вплоть до полной остановки кадра. Недостаток этого просмотрового устрой­ства заключается в том, что при снижении частоты кинопроекции возникает мерцание экрана.

Кинопроектор-дешифратор — специальный кинопроекционный аппарат; служит созданию наиболее благоприятных условий для качественного анализа материалов научно-исследовательских ки­носъемок.

Главное требование к кинопроектору-дешифратору заключает­ся в том, что он должен уменьшать скорость кинопроекции вплоть до полной остановки кадра без появления мерцания экрана, ме­шающего восприятию изучаемого движения.

Как известно, слитное немерцающее изображение на экране возникает лишь тогда, когда частота миганий света будет не менее 48 раз в секунду. Поэтому в кинопроекторах, демонстрирующих кинофильм с нормальной частотой 24 кадр/с, используется двух­лопастный обтюратор, дважды перекрывающий свет, падающий на экран при проекции каждого кадра. Из этих же соображений в кинопроекторах, работающих с частотой 16 кадр/с, применяется трехлопастный обтюратор.

В кинопроекторе-дешифраторе частота обтюрации остается не­изменной при всех скоростях проекции кинофильма. Обтюратор вращается с постоянным числом оборотов в секунду, в то время как грейфер входит в перфорации кинопленки и протягивает ее на один кадр не при каждом обороте обтюратора, а через кратное число раз.

Яркость экрана должна оставаться постоянной при любой часто­те кинопроекции и остановленном кадре.

Кинопроектор должен иметь прямой и обратный ход, чтобы дать возможность возвращать кинофильм назад для повторных про­смотров без перезарядки всего рулона и перемотки его.

Кинопленка в кадровом окне не должна коробиться и повреж­даться при длительной проекции остановленного кадра. Это мож­но обеспечить применением в осветительной системе отражателя с многослойным интерференционным покрытием, пропускающим тепловые лучи и отражающим только видимый «холодный» свет, а также применением теплопоглощающего фильтра на пути света, падающего на кадровое окно проектора.

Необходимо дистанционное управление кинопроектором-деши­фратором, так как наблюдатель может находиться не у кинопроек­тора а у экрана, чтобы лучше рассмотреть детали изображения. На рис 19-2 изображен 16-мм кинопроектор-дешифратор «Analyst» который создает необходимые условия для качественно­го анализа научно-исследовательских кинофильмов.

Рис.19-1. Устройство для просмотра кинофильма

Рис. 19-2. Кинопроектор-дешифратор

1. Обычная кинопроекция с частотой 24 кадр/c

2. Немерцающая замедленная кинопроекция с частотами 16, 12, 8, 6, 4, 2 и 1 кадр/с.

3. Проекция одиночных кадров.

4. Прямой и обратный ход.

5. Счетчик кадров при прямом и обратном ходе.

6. Дистанционное управление.

Несмотря на то, что в кинопроекторе-дешифраторе «Analyst» используется кинопроекционная лампа мощностью 750 Вт, кино­пленка в кадровом окне не коробится и не повреждается даже при длительной проекции остановленного кадра.

Приборы для количественного анализирования кинофильмов.

Простейшие измерительные работы и построение траекторий дви­жущихся предметов по материалам киносъемки могут быть выпол­нены с помощью обычного фотоувеличителя.

Отдельные кадры проецируют на стол фотоувеличителя, к ко­торому прикреплена белая чертежная бумага. Устанавливая каж­дый раз кадр в точно очерченную рамку или пользуясь неподвиж­ными ориентирами, которые были специально для этого включены в объект съемки, при помощи остро заточенного карандаша отме­чают точками последовательные положения или контуры снятого движущегося предмета. Отметки выполняются обычно не с каждо­го кадра, а через несколько кадров, например с каждого пятого кадра. В результате получают траекторию движущегося предмета и его положение на различных участках траектории.

Зная действительные размеры движущегося предмета, можно определить масштаб изображения и расстояния, проходимые пред­метом от кадра к кадру; если известны промежутки времени между моментами экспонирования последовательных кадров, то становит­ся возможным определить скорость движения предмета на любом участке траектории, а также вычислить ускорения.

Рис. 19-3. Киноанализатор

Рис. 19-4. Измерительный мик­роскоп для кинопленки

Вместо фотоувеличителя может быть использован диапроектор или аппарат для чтения микрофильмов.

Фотоувеличители для пленки малоформатных фотоаппаратов, как и аппараты для чтения микрофильмов, как правило, снабжа­ются объективами, дающими высокое качество изображения, что обеспечивает выполнение фотограмметрических работ с высокой точностью.

Киноанализатор. Более удобен для выполнения фотограмметри­ческих работ специальный киноанализатор, представляющий собой стол, на котором смонтиро­ван покадровый кинопроек» тор с просветным экраном и координатное измерительное устройство с линейками, имеющими деления (рис. 19-3). Матовый экран обыч­но заменяют прозрачным стеклом толщиной 4—5 мм, а поверх него накладывают лист кальки или пергамен­та, на которой легко нано­сить карандашом все необ­ходимые метки.

Рис. 19-5. Киноанализатор «Вангард»

Измерительный микро­скоп для кинопленки при ко­личественном анализе мате­риалов научных киносъемок показан на рис. 19-4. Штатив микроскопа допускает перемещения в вертикальном направлении и горизонтально относительно пред­метного столика. Предметный столик имеет движение, перпендику­лярное направлению движения микроскопа, а также может пово­рачиваться вокруг вертикальной оси на 360°. Все кремальеры, осуществляющие перемещения тубуса микроскопа и предметного столика, имеют шкалы с делениями.

Рис. 19-6. Полный комплект киноанализатора «Вангард»: / — киноанализатор; 2 — счетно-решающее устройство с цифровыми инди­каторами; 3 — система, управляющая электрической пишущей машинкой и перфоратором; 4 — пишущая машинка и перфоратор

На предметном столике микроскопа имеется фильмовый канал с кадровым окном и 16-зубый барабан с пружинящим прижимным роликом, а также поворотной рукояткой для транспортированиякинопленки. Зубчатый барабан снабжен фиксатором, благодаря которому облегчается установка каждого следующего кадра кино­фильма.

Микроскоп позволяет получать следующие увеличения:

56 крат — при поле зрения 2,25 мм, 42 крат — при поле зрения 3 мм, 21 крат — при поле зрения 6 мм, 14 крат — при поле зрения 9 мм.

Шкала окуляра-микрометра позволяет производить измерения длин с точностью до 0,001 мм и угловых величин — с точностью до

одной угловой минуты.

Киноанализатор «Вангард» разработан для кинопленок шириной 8, 16, 35 и 70 мм (рис. 19-5). Он включает кинопроекционную часть, экран, измерительную координатную сетку и устройство для счи­тывания записи для последующей обработки на ЭВМ.

Полный комплект киноанализатора «Вангард» показан на

рис. 19-6.

Для кинопленок разной ширины (8, 16, 35 и 70 мм) имеются сменные кинопроекционные устройства. Предварительный просмотр киноматериала и отбор нужных мест, подлежащих количественному анализу, производится с любой частотой в пределах от 24 до 1 кадр/с. Измерительная работа выполняется при остановленном

кадре.

Светооптическая система кинопроекционного устройства с лам­пой накаливания 200 Вт имеет воздушное охлаждение и снабжена дополнительно теплопоглощающими светофильтрами. Поэтому при высокой яркости экрана и продолжительной проекции остановлен­ного кадра кинопленка не коробится и не повреждается.

Изображение с 16-мм кинокадра имеет на экране увеличение 15 крат, с 35-лш кинокадра — 7 крат.

На экране имеется неподвижное (опорное) перекрестие. К эк­рану прилегает подвижный стеклянный диск диаметром 239 мм, на котором также имеется перекрестие, но в виде двух пар вертикаль­ных и горизонтальных линий. По окружности диска имеются угло­вые деления. Передвижения измерительного перекрестия по верти­кали и горизонтали кадра и повороты диска производятся с по­мощью вращающихся рукояток.

Любая точка на изображении кадра может быть принята за на­чало отсчета. После наведения подвижного перекрестия на точку нажатием на кнопку данные о ее положении автоматически вводят­ся в запоминающее устройство. Данные о расстояниях по осям X и У и градусах угла F, а также номер кадра с помощью магнитной памяти и электронного счетно-решающего устройства преобразуют­ся в устойчивые напряжения, пропорциональные значениям X, У и F, и выдаются в цифровой форме индикаторами, которые либо могут быть просто считаны непосредственно, либо напечатаны электрической пишущей машинкой и пробиты на перфоленте или перфокартах.