Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  История 

Рождение семейства лазеров

Оценить красоту картины по чёрно-белой фото нереально, и точно так же нельзя в полной мере понять план кинорежиссёра, просмотрев по телевизору «заезженную» видеозапись с мерзким звуком. Кинозалы же, оснащённые современным оборудованием, в состоянии предложить зрителю не виданную ранее глубину погружения в события, разворачивающиеся на экране, и далековато не последнюю роль тут играет звуковое сопровождение. ОПТИЧЕСКИЙ ЗВУК Первым способом записи звука на кинопленке стало использование фотографической, либо оптической, звуковой дорожки. На непрозрачную область плёнки, смежную с изображением, наносят фотографическую фонограмму — светлую полоску, ширина которой меняется в соответствии со звуковыми колебаниями. По мере движения ленты через кинопроекционную установку световой луч специальной лампы, проходя через фонограмму, передает эти конфигурации на фотоэлемент, и тот преобразует световой сигнал в электрический. Потом сигнал усиливается, обрабатывается и, наконец, воспроизводится громкоговорителями, установленными в кинозале. В первый раз изображение и звук скооперировали в конце 20-х гг. И уже к середине тридцатых гг. «говорящие» актёры стали в кино обыденным явлением. Тыщи кинотеатров в короткое время были обустроены оборудованием для считывания оптической звуковой дорожки. Чтоб оптические фонограммы подходили под киноустановки различных компаний, в конце тридцатых гг. приняли стандарт (Academia) записи звука на 35-миллиметровой киноплёнке. Сейчас фактически хоть какой фильм можно было демонстрировать в любом кинозале мира. В течение трёх десятилетий оптический звук в кинотеатре был собственного рода образцом, намного превосходя качество звучания домашних проигрывателей и радиоприёмников. Однако в конце шестидесятых — начале семидесятых гг. обширно распространились домашние стереосистемы класса Hi-Fi, и их владельцы, приходя в кино, были разочарованы сравнительно низким качеством звукового сопровождения кинофильмов. МАГНИТНЫЙ ЗВУК В конце пятидесятых гг. был разработан новый метод записи звука. На киноплёнку с уже отпечатанным изображением наносили тонкие полосы из магнитного материала (как на обыденную магнитную ленту), на которые и записывали звук. Фильм воспроизводился на кинопроекторах, снабжённых магнитными головками (их устанавливали на особом креплении, названном по-английски «penthouse» — «навес»). На одну «магнитную полоску» можно было записать несколько звуковых дорожек. Благодаря таковой технологии в кино возник стереофонический звук. По мере перемещения изображения актёра вдоль экрана зритель слышал его голос из громкоговорителей, расположенных слева, по центру либо справа от экрана. Скрипы, шорохи, взрывы звучали оттуда, откуда им следовало звучать. В кино пришла высококачественная стереофоническая музыка, которая усиливала эмоциональное воздействие кинофильма. Но высочайшая стоимость магнитных кинокопий и оборудования для их воспроизведения была значимым недочетом этой технологии, и, в конце концов, кинозалы фактически отказались от таких лент. В середине семидесятых гг. зритель вновь слышал с экрана одноканальную фонограмму низкого свойства. Попасть же на демонстрацию кинофильма с многодорожечной магнитной фонограммой можно было только случаем. ЗВУК, ОКРУЖАЮЩИЙ СО ВСЕХ СТОРОН Прорыв произошёл в восьмидесятых гг. Американская лаборатория «Долби» разработала совсем практичный 35-миллиметровый эталон записи звука Dolby Stereo (или Dolby-A). На 2-ух оптических звуковых дорожках фиксировалась информация не только о левом и правом стереоканалах, однако и о третьем (центральном) и даже четвёртом, тыловом, канале; последний ещё называют каналом окружающего звука (англ. surround sound). Сейчас звук мог раздаваться из-за спины зрителя или передвигаться взад-вперёд. Не считая того, специальная разработка записи и воспроизведения дозволила значительно понизить уровень шума, расширить спектр воспроизводимых частот и уменьшить преломления. Это был настоящий Hi-Fi. Разработанный и внедрённый в 1986 г. новый процесс записи звука Dolby SR (SR — сокращение от британского словосочетания «спектральная запись») ещё больше повысил качество звукового сопровождения кинофильмов. Эксплуатационные расходы при использовании стандарта Dolby Stereo по сопоставлению с расходами по обслуживанию магнитных стереосистем невелики. Звуковые дорожки не стираются ранее, чем сама копия, и модернизация кинопроекционной аппаратуры для Dolby Stereo сравнимо проста. Неудивительно, что более 25 тыс. кинозалов во почти всех странах мира провели такую модернизацию, а в 8 тыс. кинозалов были установлены особые процессоры SR. Последующим шагом вперёд стал шестиканальный цифровой оптический стандарт Dolby Digital. Он обеспечил возможность раздельной записи главных каналов (левого, центрального и правого), каналов окружающего звука (левого и правого) и специального канала звуковых эффектов, рассчитанного на передачу низких частот и инфразвука. Сейчас раскаты грома, взрывы и другие подобные эффекты зритель не только слышал, однако и практически чувствовал, принимал грудной клеткой. Окружающий звук стал стереофоническим. 1-ая русская кинокартина, снятая по стандарту Dolby Digital, — «Сибирский цирюльник» режиссёра Никиты Михалкова. Последней разработкой лаборатории «Долби», проведённой вместе с южноамериканской компанией «Лукас-фильм ТНХ», стала новая цифровая разработка записи и воспроизведения каналов окружающего звука Surround EX. Технология родилась во время производства кинофильма «Звёздные войны: Эпизод 1. Скрытая угроза». Два канала окружающего звука, предусмотренные эталоном Dolby Digital, не могли передать все эффекты, задуманные создателями фильма. Те, кто посиживал на боковых местах, оказывались в невыгодном положении. Чтоб реализовать творческую фантазию создателей, необходимо было получить эффект пролёта звука над головами зрителей — от экрана к задней стене кинотеатра и обратно. Акустические эксперименты проявили, что при внедрении дополнительного заднего центрального канала эффект существенно усиливается, а качество звука становится схожим во всём кинозале. Новая разработка добавляет 3-ий канал окружающего звука. Сейчас нужный звук услышат все зрители в зале, улучшится качество восприятия диалогов. Звук может плавненько передвигаться «по окружности» на 360°. Кроме того, при таковой записи у зрителя создаётся впечатление, что зал стал шире, а размеры экрана возросли. Бот что сказал создатель «Звёздных войн» режиссёр Джорж Лукас: «Новая звуковая дорожка обязана посодействовать зрителям погрузиться в мир кино. Я не хочу, чтоб они во время сеанса оглядывались направо и налево, чтобы найти источник звука. Я хочу, чтоб они чувствовали себя в кино более уютно... Мощность и чистота звука в кинозале класса ТНХ в сочетании с дополнительным каналом Surround EX предоставляет идеальные условия для просмотра как „Звёздных войн", так и остальных кинофильмов, находящихся сейчас в производстве». АУДИОТЕХНИКА. ОТ HI-FI К HI-END Одно из главных понятий аудиотехники (от лат. audio — «слышу» и греч. «те'хне») — Hi-Fi. Это сокращение английского словосочетания «High Fidelity», которое можно перевести как «высочайшая верность». Однако что должно соответствовать данному требованию — запись звука либо его воспроизведение? И то и другое. Чтоб звук качественно воспроизвести, его нужно правильно записать. Потому техника звукозаписи и техника звуковоспроизведения совершенствовались одновременно. Требования, которые предъявляют к качеству звукотехнического оборудования, во многом определяются чертами человеческого слуха, а поточнее — строением уха и свойствами психики человека. В широком смысле эти индивидуальности называют психологией восприятия, и занимается ею особая наука — психоакустика (от греч. «психе1» — «душа» и «акустико'с» — «слуховой»). Теперь точно понятно, что человек ориентируется в пространстве по звуку: даже с завязанными очами он в состоянии найти, откуда доносится звук — сзади либо сбоку, находится его собеседник в комнате либо в подземном переходе. С осмысления и учёта этих факторов и начинается Hi-Fi, т. е. высочайшая точность передачи речи и музыки техническими средствами.

 

Как получить когерентное излучение, стало в общих чертах понятно в 1918 г., когда Альберт Эйнштейн предсказал явление принужденного излучения. Если создать среду, в которой атомы находятся в возбуждённом состоянии, и «запустить» в неё слабый поток когерентных фотонов, то его интенсивность станет расти. Оставалась «самая малость»: придумать, как такую среду «сделать». На это ушло более 30 лет. Сначала пятидесятых гг. российские исследователи Николай Геннадьевич Басов (родился в 1922 г.), Александр Михайлович Прохоров (родился в 1916 г. )и независимо от их южноамериканский физик Чарлз Хард Таунс (родился в 1915 г.) создали усилитель радиоволн высокой частоты на молекулах аммиака. Нужные для работы возбуждённые молекулы отбирало из потока газа электрическое поле сложной конфигурации. Новорождённое устройство получило заглавие «мазер». В I960 г. южноамериканский физик Теодор Гарольд Мейман сконструировал 1-ый квантовый генератор оптического диапазона — лазер. Усиление света происходило в кристалле рубина — прозрачной разновидности окиси алюминия с маленький примесью хрома (на этот материал указали 3-мя годами раньше Н. Г. Басов и A.M. Прохоров). В лазере употреблялся охлаждаемый жидким азотом рубиновый стержень длиной около 4 см и диаметром 5 мм. Посеребрённые торцы стержня служили зеркалами, одно из которых было полупрозрачным. Энергию в кристалл «накачивала» массивная импульсная лампа. Поток фотонов высокой энергии переводил атомы хрома в возбуждённое состояние. На одном из высокоэнергетических уровней атомы задерживаются в среднем на 0,003 с — время по атомным масштабам большущее. За этот период часть атомов успевает самопроизвольно излучить фотоны. Их поток, многократно пробегая меж зеркалами, заставляет все возбуждённые атомы излучать кванты света. В итоге рождается световая вспышка — лазерный импульс мощностью в 10-ки тыщ ватт. Сегодня лазерные стержни изготовляют из разных материалов, однако чаще всего из рубина, граната и стекла с примесью редкого сплава — неодима. Некие твердотельные лазеры (например, на гранате) генерируют сотни и тыщи импульсов в секунду. В том же, I960 г. южноамериканские физики А. Джаван, В. Беннет и Д. Эрриот создали газовый лазер, работающий на смеси гелия и неона. Этот лазер излучал красный свет уже не импульсами, а непрерывно. Смесь газов оказалась так хорошо подобранной, что гелиево-неоновые лазеры до сих пор остаются самыми распространёнными источниками когерентного света, хотя излучения удалось достигнуть и от множества остальных газов и паров. Энергию в газовую смесь «накачивает» тлеющий электрический разряд. Цвет луча зависит от состава газа или пара, на котором лазер работает. Аргон, к примеру, даёт голубий свет, криптон — жёлтый, ксенон и пары меди — зелёный, углекислый газ и пары воды — невидимые тепловые (инфракрасные) лучи. К семейству газовых лазеров можно отнести и квантовые генераторы, в которых возбуждённые молекулы не «готовятся» заблаговременно, а возникают конкретно в момент излучения. Это так называемые газодинамические и химические лазеры, развивающие колоссальную мощность — в сотни киловатт и даже десятки мегаватт — в непрерывном режиме. Но они совсем сложны, громоздки и выглядят быстрее как маленький завод, а не как оптическое устройство. Газодинамический лазер напоминает реактивный движок. Молекулы сильно нагретого газа, вылетающие из него, отдают энергию в виде светового излучения. В химическом лазере возбуждённые молекулы появляются в итоге химической реакции. Самая «энергичная» из них — соединение атомарного фтора с водородом. Непрерывное излучение дают и жидкостные лазеры. Рабочим веществом для их служат, к примеру, растворы солей неодима и соединений анилина. Поскольку соединения анилина употребляются для окраски тканей, генераторы на их базе называют лазерами на красителях. Для более стабильной работы лазера жидкость можно пропускать через холодильник. Самые маленькие лазеры — полупроводниковые: в спичечный коробок их можно поместить несколько десятков, а объём вещества, в котором происходит принужденное излучение, не превосходит тысячных долей кубического миллиметра. Энергию в полупроводник «накачивает» электрический ток. Больше половины его «превращается» в свет, т. е. коэффициент полезного деяния этих лазеров может достигать более чем 50%.



Палеолит. олдувайская эра. Шарики и трубки из углерода. Что получают в ускорителях?. Автоэмиссионные микроскопы.

На главную  История 





0.0155
 
Яндекс.Метрика