Найти тему
Кинооператор рассказывает

80. Каким осветительным прибором имитировался свет солнца на "лунных" снимках НАСА?

НАСА официально заявило, что что не может сделать "лунный скафандр" до 2023 года. Это оказалось ещё одним подтверждением того, что в 1969 году на актерах были бутафорские лунные скафандры, а вся высадка на Луну происходила в павильоне.

И когда мы начинаем размышлять, каким образом в павильоне была воссоздана часть лунного пейзажа, то невольно возникает вопрос - а каким осветительным прибором имитировался свет солнца? Понятно, что это должен быть очень мощный прибор, освещающий сцену с расстояния не менее 100 метров, чтоб тени выглядели параллельными, а не расходящимися веером. Какие самые мощные осветительные приборы существовали на киностудиях в начале 70-х гг. ХХ века?

Сразу нужно исключить лампы накаливания, хотя в кино до недавнего времени (где-то до начала 2000-х годов) осветительные приборы с лампами накаливания широко применялись. Например, эффект солнечного света, бьющего в окно, очень часто воссоздавался в павильоне с помощью прожекторов с линзой Френеля "Заря 5000" или "Заря 10000", в которых соответственно были лампы на 5.000 и 10.000 Вт.

Осветительный прибор "Заря 5000" из осветительного цеха "Мосфильма"
Осветительный прибор "Заря 5000" из осветительного цеха "Мосфильма"

Аналогичные приборы были на всех киностудиях мира.

10кВт-ная лампа была размером больше человеческой головы, выделяла много тепла, поэтому светильник был большого размера и имел вверху и внизу щели для вентиляции внутреннего пространства и увода тепла.

Лампа накаливания мощностью 10 кВт в сравнении с бытовой 100 Вт-ной лампой
Лампа накаливания мощностью 10 кВт в сравнении с бытовой 100 Вт-ной лампой

Современные 10 кВт-ные лампы выглядят вот так:

-3

Под эти лампы сконструированы осветительные приборы фирмы ARRI:

Осветительный цех ВГИКа. На полу стоят приборы ARRI.
Осветительный цех ВГИКа. На полу стоят приборы ARRI.

Собственно на световое излучение в такой лампе накаливания расходовалось примерно 6% потребляемой энергии (светоотдача была очень низкая, 25 лм/Вт). Дело в том, что большая часть выделяемого излучения приходилась на невидимую инфра-красную зону. Приборы выделяли большое количество тепла и очень мало - света. Если смена в павильоне заканчивалась, например, в 10 часов вечера, то осветительный прибор отключали в 21-20, за 40 минут до окончания смены. 40 минут требовалось по противопожарной безопасности, чтобы прибор успел остыть.

Цвет излучения лампы накаливания тёпло-желтый, и чтобы превратить его в аналог солнечного света, на прибор нужно было укрепить синий компенсационный фильтр, который превращал цветовую температуру 2800 К в 5500 К. Этот синий фильтр ещё в 3,5 раза уменьшал световой поток. Таким образом получался очень неэффективный источник света - энергии потреблял много, а света выдавал очень мало (тут можно провести аналогию с электрокамином). С синим фильтром получалось, что только 2% потребляемой энергии шло на освещение объекта, остальная часть поглощалась фильтром, стенками корпуса осветительного прибора (лампа ведь светила во все стороны) и просто превращалась в тепло. Поэтому такой прибор использовался для создания световых эффектов, например, эффекта солнечного света в виде переплёта окна на стене.

Эффект солнечного света на стене создавался в павильоне с помощью прожектора
Эффект солнечного света на стене создавался в павильоне с помощью прожектора

Были, конечно, и более мощные лампы накаливания, по 30 кВт.

Заметка из журнала "Техника - молодёжи"
Заметка из журнала "Техника - молодёжи"

Одна такая лампа находится сейчас в Политехническом музее Москвы в качестве уникального экспоната. Вот я сделал несколько фотографий.

Лампа накаливания мощностью 30 кВт в Политехническом музее Москвы
Лампа накаливания мощностью 30 кВт в Политехническом музее Москвы
-8
-9

Но самые мощные источники света, применяемые в кинопроизводстве – это не лампы накаливания, это дуги интенсивного горения (ДИГи).

Впервые электрическая дуга получена русским ученым В.В.Петровым в 1802 году. Чтобы зажечь дугу, нужно угли с различными электрическими зарядами (анод и катод) сблизить до соприкосновения. Вследствие этого отдельные участки катода нагреваются. Когда катод разогреется, угли разводят, и между ними возникает дуга. Многие видели электрическую дугу, например, во время сварки металлов.

Электрическая дуга между двумя электродами.
Электрическая дуга между двумя электродами.

Самый большой световой поток получается при питании дуги постоянным током.

В кинотеатрах долгое время в качестве источника света в кинопроекторе тоже использовалась электрическая дуга, возникающая между двумя электродами.

Осветительная часть театрального кинопроектора - два электрода.
Осветительная часть театрального кинопроектора - два электрода.

Основным источником излучения в электрической дуге является кратер положительного угля. Внутри  него, вдоль оси, высверливается цилиндрическое отверстие, которое заполняется фитилем — спрессованной массой, состоящей из смеси сажи и окиси редкоземельных металлов (тория, церия, лантана). Отрицательный электрод (уголь) изготовляется из твердого материала без фитиля.

Уголь киносъёмочный белопламенный для ДИГа
Уголь киносъёмочный белопламенный для ДИГа

Цвет излучения дуги довольно близок к солнечному свету, поэтому при съёмке на натуре не требуется дополнительный светофильтр. Дуга интенсивного горения значительно меньше излучает в инфракрасной зоне, бОльшую часть энергии превращает в видимый свет, поэтому светоотдача у нее в 2-2,5 раза выше (50-60 лм/Вт), чем у лампы накаливания (25 лм/Вт).

Маленькая светоотдача лампы накаливания и необходимость использования синего компенсационного светофильтра для имитации спектра излучения солнечного света, говорит о неконкурентноспособности такого осветительного прибора. Во-первых, в 2-2,5 раза меньше светоотдача на Ватт потребляемой энергии, во-вторых, дополнительное уменьшение светового потока в3,5 раза из-за светофильтра. Итого, чтобы заменить один ДИГ, требуется 8-9 приборов, аналогичных по мощности, с лампой накаливания.

Поэтому мы можем совершенно однозначно утверждать, что никакие прожектора с лампами накаливания не использовались в сценах пребывания американцев на Луне.

Во время съёмок фильмов ДИГи применялись исключительно на натуре. Эти приборы мы можем видеть, например, в фильме 1973 г. "Иван Васильевич меняет профессию", во время исполнения песни "Звенит январская вьюга".В кадре находится КПД-50 - кинопрожектор дуговой с линзой Френеля диаметром 50 см.

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

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

В нижнем (третьем) кадре из фильма "Иван Васильевич меняет профессию" мы можем заметить, что лицо актёра М.Пуговкина тоже подсвечено ДИГом. Актёр находится в тени зонтика, его лицо проецируется на ослепительно-белые здания на фоне. Без дополнительной подсветки лицо под зонтиком получилось бы просто силуэтом на фоне белых зданий. То, что подсветка существует, легко понять по отражениям в солнечных очках осветителя с зонтом.

На самом верхнем кадры триады, там, где Н.Селезнёва поёт песню, тоже используется ДИГ, он подсвечивает теневую сторону лица, в глазах мы видим бличок от осветительного прибора. На фоне - яркое небо и яркий белый пароход. Без этой подсветки тень на лице получилась бы очень контрастной и тёмной.

В глазах отражается светящаяся точка ДИГа. Подсветка используется для смягчения тени.
В глазах отражается светящаяся точка ДИГа. Подсветка используется для смягчения тени.

Актёров на натуре старались не ставить лицом к солнечному свету. Ведь в таком случае актёрам приходится сильно щуриться, под глазами от верхнего света появляются неприятные тени. На следующей фотографии мы можете видеть и прищуренные глаза и полоску тени на глазах. А разместили мы эту фотографию ещё и для того, чтобы вы увидели на задней части ДИГа ручки для перемещения угля.

С тыльной стороны прибора видны ручки для перемещения угля.
С тыльной стороны прибора видны ручки для перемещения угля.

Потребляемая мощность ДИГа - 18 кВт. Питается от сети постоянного тока, поэтому ему необходима передвижная электростанция, которая именуется как "лихтваген" - (нем. Licht — свет и Wagen — повозка) передвижной дизель-генератор на автомобильном шасси.

Дуговые осветительные приборы с диаметров линзы 50 см были очень популярны, но существовали приборы бОльшего размера, с диаметром линзы 90 см ("метровик"), КПД-90 и КПД-150 мощностью в 27 кВт, масса которых составляла около 250 кг.

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

Внутри дугового прибора обязательно находится сферическое фокусирующее зеркало.

КПД-90 (кинопрожектор дуговой), рядом в виде цилиндра стоит балласт.
КПД-90 (кинопрожектор дуговой), рядом в виде цилиндра стоит балласт.
КПД-90 на съёмочной площадке
КПД-90 на съёмочной площадке

Дуговые приборы использовались для подсветки, прежде всего теневой стороны актёра. Без подсветки свет на лице получался очень контрастным, с проваленными тенями.

Подсветка теневой части ДИГом. Под прибором находится балласт - дроссель.
Подсветка теневой части ДИГом. Под прибором находится балласт - дроссель.

Вот рабочий момент съёмок фильма "Добро пожаловать, или посторонним вход воспрещён!" (1964 г.)

-20

И то, что получилось в кадре в результате подсветки:

-21

Или вот рабочий момент фильма "Бриллиантовая рука". Комментарии кинооператора А.Лапшова.

-22

Вот ещё для примера: 1944 г., Мария Монтес на съемках фильма «Женщина кобра» (США). ДИГами подсвечивается теневая сторона.

Рабочий момент фильма "Женщина-кобра", 1944, США.
Рабочий момент фильма "Женщина-кобра", 1944, США.

Я специально делаю акцент на том, что подсветка на натуре используется для смягчения теневых участков в солнечный день, поскольку в американской Википедии вы прочтёте искажённое изложение использования ДИГов в кино. Википедия является американской платформой с явно выраженной русофобией, поэтому на странице, посвящённой фильму С.Бондарчука "Война и мир" (1965-1967 гг.), авторы статьи постаралась выпячить как можно больше технических недостатков фильма и написать как можно больше антироссийских глупостей. Чего стоит только одна фраза:

Слабая чувствительность плёнки приводила к тому, что съёмочную площадку приходилось дополнительно освещать прожекторами даже днём, при естественном свете. Из-за этого работа над картиной так сильно растянулась.

Сергей Бондарчук на съёмочной площадке фильма "Война и мир"
Сергей Бондарчук на съёмочной площадке фильма "Война и мир"

Использовались ДИГи и внутри павильонов. Вот, например, рабочий момент съёмок фильма "Солярис" (реж. А.Тарковский, 1972 г.), где можно видеть и справа, и слева установленные ДИГи.

Фильм "Солярис". За камерой - кинооператор Вадим Юсов, справа - режиссёр Андрей Тарковский.
Фильм "Солярис". За камерой - кинооператор Вадим Юсов, справа - режиссёр Андрей Тарковский.

Но это не приветствовалось. При горении угли шипели, и поэтому при съёмке невозможно было записать чистовую фонограмму. А, кроме того, при горении выделялись не очень приятные запахи.

А теперь перейдём к самым мощным осветительным приборам, которые были разработаны в США. В США серийно выпускались зенитные прожекторы с диаметр зеркала 150 см - для зенитных и морских установок.

Зенитный прожектор США  в комплекте с генератором электроэнергии.
Зенитный прожектор США в комплекте с генератором электроэнергии.

Хочу обратить внимание на то, что стекло на приборе не сплошное, а расколото на несколько узких секторов. Если бы стекло было сплошным, то из-за неравномерности нагрева в центре и по краям при работе осветительного прибора, толстое стекло бы непременно треснуло. Поэтому, чтобы снять внутренние напряжения при нагреве стекла, его заранее разделили на независимые сектора.

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

Автомобильная прожекторная станция З-15-4Б на автомобиле ЗИС-12.
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 электро-дуговая лампа с двумя угольными электродами. 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.

Эту зенитную прожекторную станцию типа З-15-4Б можно увидеть, например, в Музее Войск ПВО в подмосковной Балашихе.

Зенитная прожекторная станция типа З-15-4Б.
Зенитная прожекторная станция типа З-15-4Б.

Мы ведём речь 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», фильм 1989 г.) мы видим, как включаются прожектора.

Правый кадр на следующей фотографии - это как раз 150-сантиметровые зенитные прожектора, которыми освещается стоящая на стартовом столе ракета.

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

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

Ракета-носитель на стартовом столе освещена зенитными прожекторами
Ракета-носитель на стартовом столе освещена зенитными прожекторами

Эти же прожектора мы видим и в павильоне, во время тренировок астронавтов. На эти прожектора на фотографиях "Аполлона-11" ещё лет 10 назад указал А.Панов ("Непрохожий").

Тренировка экипажа Аполлон-11. В глубине – зенитный прожектор.
Тренировка экипажа Аполлон-11. В глубине – зенитный прожектор.

Тренировка в павильоне. В глубине зала – зенитный прожектор.
Тренировка в павильоне. В глубине зала – зенитный прожектор.

Есть параметр, который позволяет оценить расстояние до осветительного прибора на так называемых лунных снимках - это размытость тени. Я имею в виду имитацию размытости 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 обстоятельства вокруг основной тени по мере удаления от предмета возникает контур полутени.

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

Тень от астронавта размывается по мере удаления.
Тень от астронавта размывается по мере удаления.

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

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

Использование параболического отражателя для концентрации излучения.
Использование параболического отражателя для концентрации излучения.

Таким образом, можно с большой долей уверенности утверждать, что зенитный прожектор, имитирующий свет Солнца, достаточно было удалить примерно на 170 метров, чтобы получить в павильоне размытость тени такую же, как в реальный солнечный день. 

Эти зенитные прожектора с расстояния в 170 метров создают достаточную освещённость на площадке, чтоб можно было производить киносъёмку, но у этих прожекторов очень узкий угол расходимости, около 4°.

Зенитные прожектора над Гибралтаром во время учебной тревоги 20 ноября 1942 г.
Зенитные прожектора над Гибралтаром во время учебной тревоги 20 ноября 1942 г.

Чтобы высветить одним прибором наибольшую площадь, следует освещать поверхность "скользящим" светом.

Изменение площади светового пятна при разном угле падения лучей.
Изменение площади светового пятна при разном угле падения лучей.

При большом угле падения (измеряемом от перпендикуляра к поверхности) световой поток от прожектора распределяется в виде сильно вытянутого горизонтального эллипса большой протяжённости. 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".

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

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

При высоте подъёма солнца над горизонтом в 18° градусов (именно такая высота солнца декларируется НАСА в миссиях "Аполлон-11" и "Аполлон-12" в момент высадки) тень оказывается в 3 раза длиннее роста (высоты) астронавта. При расположении зенитного прожектора под таким углом световое пятно ляжет эллипсом с длиной большой полуоси в 40 метров. То есть один зенитный прожектор с расстояния в 170 метров более-менее равномерно высветит площадку в 40 метров по ширине. Этого вполне достаточно, чтобы отснять общие планы. И, кроме того, это позволяет делать горизонтальные  панорамы влево-вправо, сохраняя ощущение единственного источника света.

Защитники НАСА объясняют факт "низкого солнца" тем, что в середине дня реголит нагревается выше  +120°С (середина лунного дня наступает примерно через 7 земных суток, а всего лунные сутки длятся 29 земных дней), а вот с утра, когда солнце невысоко поднялось над лунным горизонтом, лунный грунт якобы ещё не успел нагреться до высокой температуры.

На самом деле сторона грунта, обращённая к солнцу, нагревается до высокой температуры уже через несколько часов после восхода солнца. Поэтому мы же считаем, что истинная причина низкого солнца на "лунных" снимках заключена как раз в том, чтобы одним мощным прибором высветить равномерно наибольшую площадь.

Наверное, по мере чтения статьи у вас возникли вопросы: как же крепить под потолком павильона такой громоздкий осветительный прибор и как в нём оперативно менять угли в течение съёмочного дня (один уголь горит максимум 75 минут)? И каких размеров должен быть павильон, чтоб в нём можно было отодвинуть осветительный прибор на 170 метров?

На эти технологические вопросы мы постараемся ответить в следующей статье: "Сколько нужно осветительных приборов, чтобы в павильоне создать эффект света от солнца?".

P.S. Для тех, кто заинтересовался разнообразием осветительных приборов в кино, рекомендую прочитать статью кинооператора Дмитрия Масуренкова, краткий обзор использования прожекторов в киносъёмочном процессе.

  • С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
-40