Американцы не были на луне

Мне были заданы следующие вопросы:

1.     Является ли скорость движения ракеты в видеоролике Фила Полейши реальной или она существенно замедлена?
2.     Могло ли произойти изменение скорости съёмки в видеоролике Фила в тот момент, когда ракета поднялась на высоту опорной башни?

   Известно (из звукового сопровождения ролика), что Фил Полейша снимал данный ролик в 1969 году на 8-мм кинокамеру, киноплёнка Super-8.
   Затем этот киноролик с помощью кинопроектора демонстрировался на экране и с экрана переснимался видеокамерой в формате NTSC. В видеокамере находилась кассета с магнитной лентой. В результате получалась копия на видеоленте, и это была аналоговая видеозапись. Затем аналоговая запись переводилась в цифровую. Для этого видеокассета вставлялась в видеомагнитофон, а видеомагнитофон был соединён проводом с компьютером через плату видеозахвата. Захват изображения в те годы  осуществлялся с помощью специальной компьютерной программы, например, типа «Pinnacle studio» или через «Adobe Premier». Таким образом информация с видеокассеты перебрасывалась в компьютер, и получался цифровой видеофайл, который отправлялся на YouTube. Помимо видеомагнитофона передать видеозапись на компьютер можно было с видеокамеры, работающей в режиме воспроизведения, через провод FireWire (шина 1394).
 

 Фразу о том, что использовалось несколько этапов для перевода в цифровую форму 8-мм кинофильма, следует понимать так:  ролик 8-мм киноплёнки вначале был переведён на видеокассету (на магнитную ленту), а уже затем эта видеокассета была оцифрована.
    Анализ ролика производился в октябре 2019 года с помощью монтажной программы "Аdobe Premier", файлы "gif" делались в программе ВидеоМАСТЕР.
    По видеоролику видно, что видеокамера и проектор во время пересъёмки не были точно отцентрованы - границы видеокадра не совпадают с границами изображения на киноэкране. Видеокамера захватывает бóльшую площадь, виден правый нижний угол киноизображения, справа и снизу находится лишнее тёмное пространство (рис.1).

Рис.1. Тёмные поля справа и внизу.

  Видеокамеру во время пересъёмки поправляют несколько раз. Вначале смещают влево, чтобы справа исчезла тёмная полоса (рис.2, слева), а потом наклоняют немного вверх, чтобы убрать ненужное пространство снизу (рис.2, справа).

Рис.2. Границы кадра видеокамеры точнее совмещают с границами кинокадра.

 Основной вопрос относительно этого ролика следующий: изменилась ли реальная скорость движения объектов?
  Изменение скорости (движения объектов в кадре) относительно реальной может происходить либо во время перевода киноизображения в видеоформат, либо после перевода, при работе в монтажной программе. В рассогласовании возможны две причины.

1.     Во время пересъёмки на видео скорость проекции 8-мм кинофильма (частота кадросмен) могла не соответствовать той скорости (частоте), на которой был отснят материал в 1969 году.
2.     Изменение скорости могло возникнуть в монтажной программе, если материал  после оцифровки подвергался каким-либо операциям.

    Каким образом можно узнать, была ли изменена скорость движения объектов? Для этого нужно сравнить длительность какого-либо эпизода при съёмке и длительность этого эпизода при просмотре (при воспроизведении ролика). Рассмотрим вначале видеоролик, его длительность (цифровую версию), а потом оценим плёночную версию на предмет совпадения скорости съёмки и скорости проекции.
    Ролик в цифровом формате выложен на YouTube, его длительность 6 мин 46 сек. Все эпизоды ролика, как те, где есть изображение, так и пустые засвеченные концы киноплёнки, были склеены в один рулон, и весь этот рулон от начала до конца снимался непрерывно видеокамерой. О том, что пересъёмка велась без остановок, говорит тайм-код видеокамеры, он нигде не прерывается. Тайм-код находится в правом нижнем углу. Любая видеокамера пишет тайм-код. Время берётся с часов, встроенных в видеокамеру. Тайм-код отображается в видоискателе камеры и по желанию, при нажатии на специальную кнопку, тайм-код пишется прямо на изображение. Это как раз тот случай, который мы наблюдаем.
  Согласно тайм-коду, ролик начинается с 0:57.20 (час:минуты.секунды) и заканчивается 1:04.05. Общая длительность ролика, включая запись пустого экрана в начале ролика в течение 2 секунд и 5 секунд в конце ролика, составляет 6 минут 45 сек.
   Таким образом мы видим, что длительность ролика оригинальной видеозаписи (по тайм-коду видеокамеры, 6м 45с) и длительность ролика, выложенного на YouTube (по тайм-линии в монтажной программе, 6м 46с), совпадают. Это говорит о том, что после того, как киноролик был оцифрован (киноизображение переснято видеокамерой), его длительность с помощью монтажных программ не менялась. Таким образом мы исключаем 2-й пункт – возможность изменения длительности ролика в монтажной программе.

    Остаётся только первый пункт. Разница могла быть между скоростью съёмки и скоростью проекции. Обсудим по-отдельности, какой могла быть скорость съёмки в 1969 году и какой могла быть скорость проекции в 2009 году, когда фильм записывался на видео.
   Для любительского кино на 8 мм были две стандартные частоты съёмок – 16 кадров в секунду для нормального кадра (рис.3, справа) и 18 к/с для формата «Супер 8» (рис.3, слева).

Рис.3. Две киноплёнки шириной 8 мм.

  Кинокамера, которой производилась съёмка, использовала киноплёнку «Супер 8», работала от батареек, и имела электрический привод. Это позволяло снимать длинные планы без остановки.
   Кинокамера заряжалась 8-мм кинопленкой в кассете (картридже) – рис.4.

Рис.4. Кассета (картридж) с киноплёнкой «Супер 8».

 Длина киноплёнки составляла 50 футов, это 15,2 метра. При стандартной скорости 18 к/с одной кассеты хватало на 3,5 минуты времени.
  На кинопроекторе при пересъёмке киноролика, вероятнее всего, выставлялась стандартная частота 18 к/с. Однако, как мы увидим ниже, в реальности она оказалась немного другой. Дело в том, что на большинстве 8-мм кинопроекторов нет установки фиксированной стандартной частоты, зато имеется возможность плавного изменения скорости показа (частоты кадросмен). Для этого двигатель соединён с реостатом (рис.5), и вручную можно изменить скорость в довольно широких пределах, например, от 2 до 40 к/с.

Рис.5. Регулировка скорости движения ленты осуществляется реостатом.

Около реостата может быть надпись “SPEED” (рис.6) или “SLOW-FAST” (рис.7).

Рис.6. Регулятор скорости киноленты, “SPEED”.

Рис.7. Регулятор скорости кадросмен на 8-мм кинопроекторе.

  Изменение напряжения в электросети (например, падение напряжение к вечеру в пиковые часы нагрузки) приводило к тому, что кинопроектор менял свою скорость.
   Для тех кинолюбителей, кто озвучивал свои 8-мм фильмы с помощью стоящего рядом магнитофона, были разработаны способы контроля стабильности скорости проекции.
   На валу, соединённом с с двигателем, крепился диск с белыми штрихами, идущими по радиусу. При работе кинопроектора этот диск освещался с очень близкого расстояния маленькой неоновой лампой, которая мигала с частотой переменного тока в сети. При достижении стандартной скорости проекции эти штрихи казались неподвижными. Однако, такая неоновая лампа не входила в комплект кинопроектора.

Рис.8. Устройство контроля за стабильностью скорости движения киноленты – диск с радиальными штрихами.

  Несмотря на то, что со времени оцифровки киноролика Фила прошло более 10 лет, не составляет труда определить действительную скорость, на которой работал кинопроектор во время записи видео. Но вначале следует упомянуть, что если видеоролик загрузить в монтажную программу, то программа выдаёт его скорость как 29,97 к/с. Данная частота кадров является стандартной для видеоформата формата NTSC.
    При переводе 18 киноплёночных кадров в секунду в 30 кадров видеозаписи, в видеоролике должны наблюдаться 18 оригинальных и 12 дублирующих кадров. Теоретически к каждым 3 оригинальным кадрам будет прибавляться по 2 дублирующих.  Практически среди дублирующих будут не просто повторы того или иного кинокадра, будут наблюдаться сдвоенные кадры, когда в одном видеокадре будут отчётливо читаться сразу два кинокадра.
   Чтобы понять причину появления сдвоенных кадров, рассмотрим, как происходит смена кадров в кинопроекторе на шкале времени и как на той же шкале времени происходит смена видеокадров.
   В кинопроекторе смена кадров происходит в тот момент, когда непрозрачная лопасть обтюратора перекрывает свет от лампы. Один оборот диска обтюратора – одна смена кадра. Однако при 16 перекрытиях света на экране мигания заметны, миганий должно быть не меньше 45. Поэтому к дисковому обтюратору прибавили две дополнительные холостые лопасти, и обтюратор получился трёхлопастной (рис.9).

Рис.9.Трёхлопастной обтюратор в 8-мм кинопроекторе.

  И при 16 кадрах в секунду получилось 48 миганий, при 18 к/с – соответственно 54 мигания. При этом две лопасти давали просто мигание света (кадр стоял на месте в кадровом окне), а во время перекрытия света третьей лопастью происходила быстрая смена кадра.
Вот как этот процесс показан на гиф-ке (рис.10):

Рис.10. принцип работы трёхлопастного обтюратора кинопроектора.

Обычно непрозрачная лопасть обтюратора занимает 40° от круга (рис.11).

Рис.11. Одна лопасть занимает 40° от круга.

  Это означает, что при вращении диска в течение 40° кадр перемещается вниз, а всё остальное время, 320°, кадр в кинопроекторе стоит на месте неподвижно, т.е. смена кадра занимает 1/9 часть оборота диска.
   Видео же пишется бегущей строкой, и как только луч добежал до самого низа, он тут же начинает обегать кадр с первой строки. Паузы между кадрами нет.
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1) Перевод 8-мм киноролика в цифровой формат происходил в два этапа. Киноролик был переснят видеокамерой, работающей в формате NTSC, затем видеокассета с записью была оцифрована с помощью видеомагнитофона, подсоединённого к компьютеру (аналоговое изображение переведено в цифровое).
2) Скорость движения ракеты в ролике Фила Полейши практически близка к реальной. Отклонение не превышает 10%.
3) Изменение скорости съёмки в тот момент, когда ракета поднялась на высоту опорной башни и далее, на всём протяжении ролика, не обнаружено в пределах погрешности 10%.

Источник: сайт Леонида Коновалова

Описание ролика Фила Полейши: ссылка