: архив : архив журнала "625" : 2003 : #8

Системы стабилизации телевизионных камер
По материалам журнала TVBEurope
Вадим Кинтинов

Сегодняшние телезрители хотят постоянно быть в центре событий, происходящих в стране и за ее пределами. Независимо от того, идут ли в эфире экстренные новости, или транслируются спортивные программы, зрители, находясь в комфортных условиях, требуют высококачественной "живой" передачи, которая смогла бы перенести их в гущу событий. При этом они не согласны жертвовать качеством изображения даже в том случае, когда речь идет о программах, где работа оператора существенно осложнена невозможностью использования штативов и других устройств, и оператор вынужден снимать с плеча. Вот почему все более популярными у телевизионщиков становятся системы стабилизации камер (так называемые системы steadicam), применявшиеся ранее, главным образом, в кинопроизводстве. Их применение стало особенно популярным с появлением в арсенале операторов видеокамер, а теперь и беспроводных аналоговых и цифровых систем передачи сигнала от камеры.

В существующем сегодня виде steadicam является технологически весьма сложным устройством, представляющим собой набор прецизионно выполненных деталей, "навешанных" на оператора и делающих его похожим на новогоднюю елку. Steadicam появился после тщательных исследований, расчетов и продолжительных экспериментов, выполненных в свое время высококлассным и очень требовательным к себе кинооператором Гарретом Брауном (Garrett Brown).

30 лет назад г-н Браун задался целью коренным образом улучшить условия проведения киносъемки существующими тогда громоздкими и тяжелыми кинокамерами в тех случаях, когда они по тем или иным условиям устанавливались не на треногах, кранах или тележках, а на плече оператора. Он начал экспериментировать с гирями, противовесами, шаровыми опорами, стойками и пружинами и создал несколько устройств, обеспечивающих плавное перемещение камеры во время ходьбы или других движений оператора.

Браун изобрел простой, но устойчивый рычаг с пружинным механизмом и узлом крепления этой системы на прочном и жестком жилете, одетом на оператора. Установив камеру на регулируемом кронштейне с противовесом и соединяя этот кронштейн с подпружиненным рычагом через карданный подвес, он смог освободить обе руки оператора и предоставить ему возможность плавно и ровно перемещать камеру, сняв какие-либо ограничения.

Так появилось новое оборудование для удобной работы с камерой, и почти сразу стабилизаторы, призванные значительно улучшить условия видео- и киносъемки со слежением за снимаемым объектом, стали выпускаться во всевозрастающих объемах. Сегодня их можно разделить в зависимости от конструктивных особенностей, назначения и стоимости на несколько категорий.

Несколько слов об основных принципах работы стабилизаторов

Первый из принципов заключается в том, что система, состоящая из специального кронштейна с установленной на нем активной нагрузкой (камерой, источниками питания, мониторами), тщательно балансируется относительно точки подвеса кронштейна, то есть осуществляется совмещение центра масс системы с центром ее подвеса. Если подвес, реализуемый, как правило, в виде шаровой опоры или так называемого карданного шарнира, имеет достаточно малый коэффициент трения, вся система стремится сохранить неизменным свое положение в пространстве вне зависимости от движения базовой платформы. Базовой же платформой в данном случае является оператор, облаченный в жилет. На жилете крепится подпружиненный рычаг, второй конец которого через карданный шарнир соединен с кронштейном. Для легких камер существуют конструкции, где жилет и рычаг заменены простой рукояткой со смонтированной на ее конце шаровой опорой. Во время работы с такой системой оператор держит рукоятку одной рукой, вторая остается свободной. Следует иметь в виду, что при использовании всех этих конструкций речь идет, разумеется, только об угловой стабилизации, то есть о защите от произвольного углового (но не линейного) перемещения относительно всех трех взаимно перпендикулярных осей вращения, составляющих пространственную систему координат. Тогда, вне зависимости от положения оператора, ось объектива камеры, установленной на платформе, будет стремиться оставаться неизменной в пространстве. Таким образом, объектив камеры, единожды направленный на объект съемки, будет "смотреть" на него вне зависимости от положения оператора. Для того же, чтобы переориентировать камеру на другой объект, потребуются минимальные усилия, но при этом камера будет двигаться плавно, без рывков, поскольку на ее движении скажется наличие большого момента инерции системы относительно точки ее подвеса.

Однако такие так называемые "пассивные" системы стабилизации оказываются иногда недостаточно эффективными. Всему виной обязательное наличие у них остаточного дисбаланса, и пусть очень малое, но все-таки имеющее место, трение в подвесе. В тех случаях, когда работа идет, например, с длиннофокусной оптикой или осуществляется съемка с подвижных платформ, необходимо использовать системы с активной стабилизацией - гироскопические. В таких системах, например в некоторых модификациях устройств фирмы MK-V, на кронштейнах, помимо прочего, устанавливаются двух- или трехстепенные гироплатформы. В первом случае система может работать в режиме так называемой гировертикали, когда ее стабилизация осуществляется по двум горизонтальным осям, и камера, жестко зафиксированная в горизонтальной плоскости, может свободно разворачиваться относительно вертикальной оси. Во втором случае осуществляется полная стабилизация, когда ось объектива камеры остается неподвижной в пространстве при любых манипуляциях оператора, но с намного большей точностью, чем это было возможно в пассивных системах.

Стэдикамы как они есть

В течение нескольких лет стэдикамы в разном виде и с различными дополнительными приспособлениями выпускались фирмой Cinema Products. В 2001 году производственная линия этой фирмы перешла под знамена компании The Tiffen Construction, LLC., а название Steadicam осталось фирменным знаком изделия. Сегодня Tiffen не является единственной компанией, выпускающей оборудование для стабилизации съемочных камер, но никто, кроме Tiffen (Cinema Products), не может использовать для своих систем название Steadicam.

“Рука” Glidecam

Устройства Steadicam Ultra, предлагаемые сегодня фирмой, представляют собой единственную систему стабилизации камеры, снабженную электроприводом. Этот электропривод позволяет при помощи дистанционного управления немедленно, буквально на лету, проводить коррекцию балансировки системы и обеспечивать, таким образом, устойчивое равновесие стабилизатора в процессе работы. По мере приобретения оператором достаточного опыта он может сохранять балансировку во время любых перемещений камеры. Также уникальным является применение в этом изделии новой батареи Arri-35 24 В, энергии которой вполне достаточно для питания всех потребителей системы. Патентованная изоэластическая консоль (рычаг) стабилизатора позволяет оператору перемещать камеру массой 9...20 кг в любое положение, ограниченное только рабочей длиной консоли. Конструкция опорной пластины, укрепляемой на жилете оператора, и лент безопасности также подверглись в этой системе некоторым усовершенствованиям. Выпущены небольшие жилеты для женщин и мужчин небольшого роста. Для надевания и регулировки жилета, а также положения консолей и направляющих, не требуется дополнительных инструментов. Для обеспечения оперативной работы все зажимы имеют соответствующее цветовое обозначение.

Для работы с полупрофессиональными камерами фирмой разработана модель Steadicam Jr. Она изготовлена из совершенного нового сверхлегкого углепластика высокой прочности и снабжена высококачественной шаровой опорой. Для работы с камерами, не оборудованными откидными экранами, модель комплектуется цветным ЖК-монитором с подсвечиваемым экраном.

Среди множества западных фирм, выпускающих сегодня стабилизаторы для видео- и кинокамер, далеко не последнее место занимает компания АВС Products. Она предлагает новый малогабаритный стабилизатор Clip & Go. Он может легко складываться до небольших размеров, а приведение его в рабочее положение занимает совсем немного времени. Конструкция выполнена из легких алюминиевых сплавов. Устройство можно использовать для работы с камерами массой 0,5...3,5 кг. Управление системой Clip & Go и установка камеры в нужном направлении производятся практически без усилий.

Фирма MK-V представила стабилизатор модели Steadicam and Pro. Его версия deluxe снабжена четырехступенчатой телескопической стойкой, с помощью которой камеру, установленную на стабилизаторе, можно поднимать на высоту до 3 м и опускать до уровня пола.

Жилет Glidecam, служащий опорой для системы стабилизации камеры

Новый эргономичный жилет компании Daniel Sauve Designs, поставляемый в комплекте с оборудованием, выпускаемым фирмой MK-V, избавляет оператора от болей в спине, вызываемых несовершенством жилетов других конструкций. Надевание нового жилета производится со спины. Можно сказать, что он передает нагрузку скорее на скелет человека, чем на мышечную систему, и поэтому его можно носить дольше. Жилет имеет оболочку из углеродного волокна, заполнен специальной пеной и амортизирующими воздушными "пузырями". Каждый жилет подгоняется в соответствии с индивидуальными размерами оператора.

Два новых изделия для стабилизации положения съемочного оборудования выпущено фирмой Hollywood Lite. Это модели Ultra-Lite и Pro-Lite. Ultra-Lite - это легкий, удерживаемый одной рукой алюминиевый стабилизатор для камер массой до 3,2 кг. Быстрая и простая установка камеры на нем не требует инструментов, балансировка обеспечивается простым перемещением груза, размещенного в нижней части устройства. Pro-Lite является полностью готовой к работе системой, снабженной жилетом и двухсекционным шарнирным рычагом.

Жилет, рука и сбалансированная с кинокамерой система Artemis Cine/HD

Система стабилизации Gold Series фирмы Glidecam предназначена для работы с 35 и 16 мм кинокамерами и видеокамерами ТВЧ. Легкий рычаг Gold Arm снабжен шестью титановыми пружинами для удерживания камеры массой 6...17,5 кг. Сверхчувствительный карданный подвес обеспечивает более свободное перемещение кронштейна. Для получения высокой механической прочности и надежности крепления стабилизатора соединительные детали на жилете также изготовлены из титана.

Фирма Sachtler выпустила системы стабилизации двух видов. Модульная система модели Artemis Cine/HD предназначена для работы с ТВЧ-камерами и большими кинокамерами. Имеется возможность выбора направляющих для четырех моделей: Cine, Cine HD, EFP (ТЖК) и EFP HD. Особенности новой системы стабилизации - встроенный узел Tally, три видеолинии для ТВЧ-камер, двойной динамический баланс и самоцентрирующаяся подвеска. Для легких камер массой до 2,5 кг выпускается приспособление Artemis DV изогнутой формы.

Производственное обучение

Стабилизаторы - товар своеобразный. В большинстве случаев его нельзя просто так купить и начать с ним работать. Для того, чтобы его эффективно использовать, необходимо пройти соответствующее обучение на специальных курсах. Наличие таких курсов можно рассматривать как некую гарантию качества изделий, предлагающихся на рынке.

Так для поддержания на высоком уровне марки Steadicam, при фирме Tiffen постоянно действуют курсы повышения квалификации операторов, где проводится интенсивное обучение специалистов работе с различными типами устройств стабилизации камер. Фирма располагает для этих целей рабочими бригадами и группами инструкторов, превращающих обычных операторов в стэдикам-операторов. Обучение проводится на всех моделях стэдикамов, выпускаемых фирмой, начиная от простых, предназначенных для небольших бытовых камер, и заканчивая моделями для профессиональных кинокамер и HD-камер. Выбор нужной модели определяется бюджетом и особенностями выполняемого проекта, но в любом случае эффективность реализации проекта в значительной степени зависит от уровня подготовки операторов.

На курсах фирмы Tiffen в течение 3...7 дней в условиях, близких к производственным, одновременно могут проходить обучение около десяти слушателей. Они работают, испытывая предельные нагрузки, устают, но при этом получают массу удовольствия. Если вы хотите понять основные правила работы с такими стабилизаторами, возьмите стакан и наполните его водой почти доверху. Теперь стакан держите перед собой, слегка придерживая большим и средним пальцами. С цифрами на экране, находящемся перед вашим лицом, начинайте идти вперед, по кругу, назад и поднимаясь на одну-две ступеньки лестницы. Расплескали воду? Нет? А, может, вы проделывали это раньше или просто сжульничали? Это один из рабочих моментов обучения, лишь иллюстрирующий идею о тонком искусстве управления камерой.

Слушатели изучают основы съемочного оборудования и пользования вспомогательными устройствами, например, тележками, лодками и горными мотоциклами, а также способы установки камер, секреты съемки с лошади или из повозки рикши. Другие упражнения включают ходьбу и бег с камерой, восхождение на лестницу и на коробки, уложенные на пол, удерживая объект съемки в кадре. Одно из любимых упражнений курсантов - съемка с движущегося автомобиля. С кронштейном особой конструкции, укрепленном на задней стенке автофургона, необходимо встать на бампер и управлять съемочной камерой в процессе езды по дороге не всегда хорошего качества. Движение на поворотах является особенно интересным, так как из-за инерции автомобиля горизонт "уходит". В последний день учебы каждый слушатель должен снять и предъявить экзаменаторам реальную сцену. Затем идет сравнение снятых кадров с теми, которые выполнены инструкторами, и проводится тщательный анализ ошибок и недостатков.

Обучение проходят люди с разным уровнем мастерства - операторы-ветераны, руководители церковных средств информации, студенты киноколледжей и так далее. Сначала им даются основы понимания системы в целом, информация о различных узлах типа Ultra ProVid, а также более "продвинутых" - ProVid2, VideoSK и Stedicam Mini, затем изучается терминология, уход за механизмами, сборка отдельных узлов, балансировка, поддержание нужного уровня съемочного оборудования, динамическая балансировка оборудования одновременно со сборкой. Хорошо подготовленный комплект собирается и приводится в рабочее состояние одним оператором всего за несколько минут. Например, как только оператор правильно отрегулировал жилет и сбалансировал оборудование, он может комфортно перемещаться и получать качественные кадры. Оператор должен запомнить установочные параметры жилета, правильно закрепить крепежные ленты перед подготовкой его к работе. Подготовительные операции отнимают много времени, но если какая-то из них выполнена неправильно, это может вызвать поломку оборудования.

Много времени занимает изучение принципов работы стабилизаторов и их основных узлов. Во-первых, это жилет. Изучаются способы крепления и возможность простой регулировки деталей жилета. Для того, чтобы работать было удобно, необходимо обеспечить плотное и надежное прилегание жилета к телу оператора, а также правильно подобрать элементы крепления рычага к передней части жилета, ведь этот рычаг передает на жилет, а значит, и на оператора, нагрузку от телескопической стойки с установленными на ней камерой, мониторами, источниками питания и элементами балансировки.

Во-вторых, это изоэластичный рычаг, представляющий собой двухсекционную шарнирно соединенную конструкцию, снабженную регулируемым блокировочным узлом для крепления его к жилету. На две основные секции рычага подается нагрузка от пружин и кабелей. Эти секции могут свободно перемещаться в вертикальной плоскости и с помощью шарнирных петель обеспечивать возможность панорамирования в горизонтальной плоскости. Второй, свободный конец рычага соединен с наружным контуром карданного подвеса, являющегося третьим основным узлом системы, качество которого во многом определяет качество ее работы. Конструкция подвеса состоит из наружного, промежуточного и внутреннего контуров, соединенных между собой по взаимно перпендикулярным осям шарикоподшипниками высокого качества. Одновременно внутренний контур подвеса представляет собой элемент конструкции жесткого или телескопического рычага, на котором установлены пластина и направляющие салазки для установки и регулировки пространственного положения камеры. Батареи питания и видеомонитор, устанавливаемые в нижней части рычага, выполняют роль регулируемого противовеса для тяжелых камер. Абсолютно очевидно, что все крепежные детали конструкции должны быть надежно соединены между собой, а затем вся конструкция тщательно сбалансирована.

Точная балансировка - непременное условие надежной работы системы. Представим себе прецизионную конструкцию с тремя степенями свободы вращения. Камера в такой конструкции может свободно перемещаться вверх, вниз и вращаться вокруг всех трех осей, сохраняя при этом возможность установки ее в любом нужном направлении с помощью легкого нажатия двумя пальцами. Конструкция позволяет так хорошо осуществлять управление, что оператор может позиционировать камеру точно перед собой, не держа ее при этом на вытянутых руках. Что произойдет, если камера массой 13 кг вместе с подставкой потеряет равновесие? Кадр "уйдет", камера может упасть, вместе с ней может упасть и оператор. Вот почему направляющие имеют очень точную настройку "вперед и назад", а также "из стороны в сторону". Иногда конструкция предусматривает точную регулировку баланса батареи и монитора, когда они используются в качестве противовеса. На хорошо сбалансированном оборудовании даже перемещение микрофонного кабеля может вывести всю систему из равновесия. При правильной балансировке салазки с камерой должны монтироваться на конце поддерживающей стойки и жестко крепиться к своей подвеске (динамический баланс). Если условия динамического баланса выполнены, то стойка останется в вертикальном положении и будет свободно вращаться вокруг своей оси. Балансировка занимает значительное время.

Сопоставление условий съемки и полученных результатов показало, что стабилизаторы типа Steadicam обеспечивают одинаково высокие результаты при видеосъемке с жесткой опоры, мягкой поверхности (например, мешки с песком) и с автомобиля, движущегося с большой скоростью.