电影胶片间歇运动
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首先,我们来理解“间歇运动”这个概念本身。在机械学中,间歇运动指的是一种动、停交替的周期性运动。在电影放映机和摄影机里,这个运动特指让胶片在片门前瞬间静止(以便曝光或投射出一幅清晰的画面),然后迅速拉下(更换下一幅画面)的精密机械动作。这是所有以胶片为载体的电影能够被我们看成连续动态画面的最核心的物理基础。
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如果没有间歇运动,胶片在片门前连续匀速通过,那么银幕上的画面将是一片模糊的拖影。这个“动-停-动”的循环,必须与电影的标准放映速度(默片时代为16格/秒,有声电影为24格/秒)严格同步。也就是说,每秒钟内,胶片需要在片门前完成24次“静止”和24次“拉动”。
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实现这种间歇运动的核心机械装置叫做间歇机构。历史上和现代主要有两种主流设计:
- 马尔蒂十字车机构:这是最经典、应用最广泛的间歇机构。它由一个连续旋转的主动轮和一个带有四道径向槽的十字形零件(马尔蒂十字车)组成。主动轮上的销钉每旋转一周,会插入十字车的一个槽中,带动十字车旋转90度,从而驱动与十字车相连的间歇齿轮也旋转90度。间歇齿轮的轮齿与胶片的齿孔啮合,每次旋转就拉动胶片一格画面。当销钉脱离槽口后,十字车和胶片便保持静止,此时片门的光束打开进行曝光或放映。这种机构运行平稳、可靠,是35mm和16mm放映机的标准配置。
- 凸轮抓片机构:常用于8mm胶片摄影机或一些特殊摄影设备中。其核心是一个带有偏心销的旋转凸轮。这个偏心销会插入一个“抓片爪”的垂直槽中。凸轮旋转时,通过偏心作用,使抓片爪做“向下插入齿孔-拉动一格-向上退出-返回起始位置”的循环运动。这种机构结构更紧凑,但承载力和精度通常低于马尔蒂机构。
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间歇运动的“静止期”至关重要。在摄影时,胶片的静止期就是快门打开进行曝光的时刻。在放映时,静止期就是放映灯泡的光束透过胶片投射到银幕上的时刻。为了消除画面切换时(即胶片在拉动过程中)光线投射到银幕上产生的闪烁感,放映机中还装有遮光器,它是一个旋转的叶片,会在胶片运动时恰好挡住光束,在胶片静止时打开光束,有时还会在中间再闪烁一次以进一步提高刷新率,减少人眼的闪烁感知。
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间歇运动对胶片本身有直接要求。胶片两侧的齿孔必须与间歇齿轮的轮齿或抓片爪精确啮合。齿孔的尺寸、形状和强度必须标准化,以承受反复、高速的抓拉和停顿所带来的机械应力。胶片在片门处的定位也必须极其精确,以确保每一格画面都能与片窗完美对齐,这就是所谓的定位针功能,在部分高端摄影机中,定位针会在曝光瞬间插入齿孔以彻底锁定胶片位置,保证最大清晰度。
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最后,理解间歇运动的局限性与影响。快速的“动-停”循环会产生噪音、震动和机械磨损。高速摄影(如拍摄慢动作)要求间歇机构能以远高于24格/秒的速度运行,对机械设计是巨大挑战。此外,胶片在片门处的急停和启动,是造成胶片抖动和潜在划伤的主要因素之一。因此,间歇机构的设计、制造、润滑和维护,一直是电影机械工程中的精粹所在,它 silently and precisely lies at the heart of the cinematic illusion.