Wesen und Wirkungsweise des Kinematographen.

Wie kommen die lebenden Bilder zustande? — Es wird dazu eine große, ununterbrochene Reihe von Momentaufnahmen hintereinander gemacht; der photographische Apparat schießt sozusagen wie ein Schnellfeuergeschütz los, ohne eine Pause zu machen. Die dadurch gewonnenen Bilder werden dann ebenso schnell dem Auge vorgeführt und geben ihm die Anschauung des »lebenden« Bildes, das alle Bewegungen der Szene getreulich wiedergibt. Zur Vorführung eignet sich besonders die Projektion auf einen großen Schirm; denn hier können viele Personen auf einmal das stark vergrößerte Lichtbild betrachten.

Wenn man sich nun den Apparat ansieht, welcher die Aufnahmen macht, und den Vorgang des Photographierens verfolgt, so wird man wahrnehmen, daß doch zwischen den einzelnen Momentaufnahmen immer eine kleine Pause liegt. Die Aufnahmen werden nämlich wie beim Kodak hintereinander auf einen lichtempfindlichen Film gemacht, der hier sehr lang und schmal ist. Dieses Filmband befindet sich auf einer Rolle, bewegt sich hinter dem Objektiv her und wird dann auf eine zweite Rolle aufgewickelt. Zu jeder Aufnahme wird die Bewegung des Filmstreifens unterbrochen; er bleibt einen Augenblick (nur einen Bruchteil einer Sekunde) stehen, wird rasch belichtet und dann stets um ein solches Stückchen weitergezogen, daß sich ein Bild genau an das andere reiht. So bekommen wir auf dem Filmbande viele Hunderte, ja Tausende von kleinen Bildern.

Die Weiterbewegung des Film von einer Aufnahme zur andern, wenn sie auch noch so rasch geschieht, nimmt nun immer eine gewisse Zeit in Anspruch, und was jedesmal innerhalb dieser Zeit passiert, wird nicht photographiert. Die bewegte Szene, welche wir kinematographisch aufnehmen, wird daher nur sprungweise in einer Reihe von Einzel-Momenten festgehalten.

Bei der Wiedergabe der kinematographischen Aufnahme haben wir demgemäß auf dem Projektionsschirm in Wirklichkeit keine ununterbrochen fortgesetzte Szene, sondern nur eine große Reihe von Einzelbildern dieser Szene, die rasch nacheinander gezeigt werden. Der Film wird auch bei der Projektion sprungweise weiterbewegt; jedes Bild wird einzeln als Lichtbild auf den Schirm geworfen, steht einen geringen Bruchteil einer Sekunde still, um sofort dem nächsten Bilde Platz zu machen.

Und doch sehen wir nicht die Hunderte oder Tausende von Einzelbildern jedes für sich, sondern nur ein einziges Bild: Die Bewegung der Szene, die in Wirklichkeit sprungweise vorrückt, erscheint uns ununterbrochen, in sich geschlossen, so wie wir sie in der Natur wahrnehmen.

Wie ist das zu erklären? — Die Erklärung dafür ist in einer Eigenschaft, man kann auch sagen einer Unvollkommenheit unseres Auges zu suchen. Wenn das Auge einen Eindruck aufnimmt, wenn z.B. plötzlich ein Gegenstand vor uns auftaucht, so dauert es eine gewisse Zeit, bis uns die Wahrnehmung des Gegenstandes zum Bewußtsein gelangt. Wissenschaftlichen Untersuchungen zufolge vergeht darüber ¹/₁₀ bis ¹/₂Sekunde. Ebenso läßt das Auge einen Eindruck, welchen es empfangen hat, nicht sofort wieder fahren; er bleibt eine kurze Zeit, wenn auch nur einen Bruchteil einer Sekunde, haften. Bewegt man z.B. im Dunkeln ein glimmendes Streichholz durch die Luft, so sieht man bei langsamer Bewegung einen sich weiterbewegenden leuchtenden Punkt; bei rascher Bewegung des Streichholzes aber sehen wir einen feurigen Streifen: unser Auge kann dann die verschiedenen Eindrücke, die es so schnell nacheinander empfängt, nicht mehr auseinander halten. So erscheint uns auch der Blitz und der gewöhnliche elektrische Funke, der doch von einer Stelle zur andern überspringt, als ein einziges Band. Die Gesichtseindrücke brauchen nur hinreichend schnell aufeinander zu folgen, dann vermögen wir sie nicht mehr zu unterscheiden, und sie »verschwimmen« ineinander.

Noch ein Beispiel! Bewegt man die Finger der ausgespreizten Hand nahe vor dem Auge sehr rasch hin und her und blickt dabei auf die belebte Straße, so nimmt man alles wahr wie sonst; wir bemerken garnicht, daß unser Auge jetzt nur stoßweise von draußen Eindrücke empfängt, wir sehen keine Unterbrechungen in den Bewegungen der Menschen und Wagen, wie sie doch tatsächlich durch das regelmäßige »Abblenden« der Finger hervorgerufen werden. Nicht anders ist es bei der Vorführung des Kinematographen. Auch hier bekommen wir durch Vermittlung der Photographie stoßweise zu sehen, was draußen während der Aufnahme vorging; ist dabei die Aufeinanderfolge der Bilder hinreichend schnell, so kann unser Auge die einzelnen Bilder nicht mehr unterscheiden, sie verschwimmen ineinander und die Bewegung im Bilde wird »flüssig« wie in der Natur. Also auf einer Täuschung des Auges beruht dieser wunderbare Effekt der lebenden Lichtbilder. Wie schnell muß nun die Weiterbewegung des Filmbandes sein, damit das Auge einen einheitlichen, ununterbrochenen Eindruck erhält? — Da sagt die Erfahrung: man muß in der Sekunde 15 bis 20 Bilder zeigen. Es wird also von dem Apparat eine ziemliche Leistung verlangt. Ebenso schnell wie die Vorführung muß natürlich die photographische Aufnahme vor sich gehen, sonst wird die Bewegung unwahr. Wenn man beim Photographieren z.B. nur 10 Bilder in der Sekunde machte und nachher bei der Projektion 20 Bilder in der Sekunde zeigte, so würde jede Bewegung in doppelter Geschwindigkeit erscheinen, ein gehender Mann würde laufen. In Kinematographen-Theatern wird dieser Fehler zuweilen gemacht.

Sowohl bei der kinematographischen Aufnahme wie beim Projektionsverfahren ist das Bemerkenswerteste der Bewegungs-Mechanismus. Der Aufnahme-Apparat an sich entspricht der gewöhnlichen photographischen Kamera: es ist ein lichtdichter Kasten, vorne mit Objektiv versehen. An der Hinterseite, der Linse gegenüber, läuft das Filmband und wickelt sich von einer Rolle zur zweiten ab; eine drehbare Verschlußblende, die im Einklange mit dem in den Kasten eingebauten Bewegungs-Mechanismus arbeitet, öffnet und schließt abwechselnd das Objektiv. Die Projektions-Einrichtung andrerseits besteht wie jeder Lichtbilder-Apparat aus einem Gehäuse mit der Lichtquelle, die hier sehr hell sein muß, dem Beleuchtungslinsen-System (Kondensor) und dem Objektiv; der Bewegungs-Mechanismus ist vor dem Kondensor derart angebracht, daß das Filmbildchen gleichmäßig beleuchtet wird. Auch hier sorgt eine Verschlußblende dafür, daß während der Weiterbewegung des Filmbandes das Licht abgesperrt wird.

In beiden Fällen ist die Aufgabe des Bewegungs-Mechanismus dieselbe: er soll das Filmband ruckweise um ein immer gleiches kleines Stückchen durch den Apparat ziehen und dabei soll der Film an der Stelle, wo das Licht auftrifft, 15 bis 20 mal in der Sekunde einen Moment ruhig stehen bleiben. Es liegt daher nahe, denselben Mechanismus sowohl bei der photographischen Aufnahme wie beim Projizieren zu benutzen, und man hat auch Apparate gebaut, bei denen die beiderseitige Verwendung vorgesehen ist. Aber diese Kombination ist nicht empfehlenswert; denn ein guter, zweckmäßig konstruierter Aufnahme-Mechanismus liefert uns, in den Projektions-Apparat eingesetzt, keineswegs eine ideale Wiedergabe der Bilder. Die Anforderungen an den Bewegungs-Mechanismus sind nämlich in beiden Fällen verschieden, und sie sind namentlich sehr hoch bei der Projektion. Im photographischen Apparat, also bei der Aufnahme, hat der Mechanismus nur dafür zu sorgen, daß das Filmband ruckweise durchgeführt und gleichmäßig belichtet wird; bei der Projektion ist es damit nicht getan: die Wiedergabe der lebenden Bilder soll vor allem auch unserem Auge gefallen, und unser Auge ist kritisch.

Wer hat nicht schon bei der Vorführung mit dem Kinematograph ein gewisses »Flimmern« des Lichtbildes wahrgenommen! Woher rührt dieses Flimmern und wie ist es zu vermeiden?

Wir haben uns vorher klar gemacht, wie die lebenden Lichtbilder entstehen, und gefunden, daß unser Auge sich etwas vortäuschen läßt. Es wird da eine große Reihe von Bildern rasch nacheinander vorgeführt; jedes Bild bleibt einen Moment stehen und wird dann gegen das nächste gewechselt. Jedesmal nun, wenn der Filmstreifen um ein Bild weitergezogen wird, tritt die Verschlußblende in Tätigkeit und macht den Projektionsschirm dunkel; denn das Weiterrutschen des Filmbandes muß ja unserm Auge verborgen bleiben. Nach jedem Bilde gibt es also eine kurze, dunkle Pause. Aber unser Auge, wenn es sich auch täuschen läßt und statt der sprungweise sich folgenden Einzelbilder ein einziges Bild mit ununterbrochener Bewegung zu sehen glaubt, merkt doch, daß etwas nicht in Ordnung ist, daß etwas dabei anders ist als beim Schauen in der Natur: es nimmt den Wechsel zwischen Hell und Dunkel wahr, es sagt uns: »das Bild flimmert«.

Wer vorher, als wir darüber sprachen, das Experiment mit den Fingern gemacht hat, wird ein gleiches Flimmern beobachtet haben. Machen wir es nun nochmals, bewegen wir die Finger der ausgespreizten Hand nahe vor dem Auge hin und her, zuerst langsam und dann schneller! Da sehen wir: bei langsamer Bewegung ist das Flimmern sehr unangenehm, je schneller aber die Bewegung wird, desto weniger stört es. Da haben wir's: wir müssen den Apparat einfach rascher drehen! Und gewiß, wenn Sie es jetzt probieren könnten, würden Sie sehen, daß das Flimmern dadurch schwächer wird. Das ist tatsächlich ein einfaches Aushilfsmittel, um einen stark flimmernden Kinematograph ruhiger zu machen. Aber dies Mittel hat einen bösen Nachteil: die Bewegungen im Bilde werden unnatürlich rasch, wirken überstürzt und außerdem ist die Vorführung viel schneller zu Ende. Wenn man da abhelfen wollte, müßte auch die kinematographische Aufnahme entsprechend schneller gemacht werden; statt 15 bis 20 Bilder müßten wir 40 oder mehr Bilder in der Sekunde aufnehmen. Das geht wohl, doch dann wird das Filmband zwei- oder noch mehrmal so lang, und wohin sollen wir da kommen, wenn die ohnehin so langen Films noch um ein solches Maß verlängert werden müßten.

Es ist also auf andere Weise eine Beseitigung oder wenigstens Verminderung des Flimmerns anzustreben. Und die läßt sich erreichen durch entsprechende Konstruktion des Bewegungs-Mechanismus. Darauf bringt eine einfache Ueberlegung. Nehmen wir an, es würden 15 Bilder in der Sekunde gezeigt; wir wissen, daß jedes der Bilder eine kurze Zeit stehen bleibt und dann weiterbewegt wird. Für Ruhestellung und Weiterbewegung zusammen steht mithin auf jedes einzelne Bild die Zeit von ¹/₁₅ Sekunde zur Verfügung. Wenn wir nun ferner annehmen, daß der Apparat zur Weiterbewegung des Bildes ebensoviel Zeit braucht, wie er dem Bilde zur Ruhe gönnt, so bekommen wir auf dem Projektionsschirm einen gleichmäßigen Wechsel von Hell und Dunkel: jedes Lichtbild steht ¹/₃₀ Sekunde und dann folgt ihm eine ebenso lange dunkle Pause.

Bei einem Apparat, der in diesem »Tempo« arbeitet, wird man ein starkes Flimmern wahrnehmen. — »Warum«, höre ich Sie sagen, »macht man denn die dunklen Pausen nicht kürzer?« — Gewiß, in dieser Frage liegt auch erfahrungsgemäß die Lösung der Aufgabe, das Flimmern zu verringern; der Apparat muß die Bilder möglichst rasch wechseln, dann werden die dunklen Pausen recht kurz und jedes Bild kann entsprechend länger stehen bleiben. Wir nahmen an, daß für Ruhestellung und Bildwechsel zusammen ¹/₁₅ Sekunde zur Verfügung stände. Wenn nun z.B. der Apparat statt der Hälfte dieser Zeit nur ¹/₅ derselben zum Wechseln des Bildes braucht, so bleiben ⁴/₅ davon für die Ruhestellung des Bildes übrig; der Wechselvorgang nimmt dann immer nur ¹/₇₅ Sekunde in Anspruch, während jedes Bild etwa ¹/₁₉ Sekunde stehen bleibt. Bei solchem Tempo wird das Flimmern schon bedeutend geringer; es ist augenscheinlich, daß man das Flimmern noch weiter verringern kann, indem man den Apparat noch schneller wechseln läßt.

Noch eins ist zu bedenken. Der Vorgang des Wechselns wird durch eine Blende verdeckt. Im Moment, wo der Wechselvorgang beginnt, muß die Blende aber schon das Bild verschlossen haben und sie darf erst wieder öffnen, nachdem die Wechslung beendet ist. Es liegt auf der Hand, daß die Blende sowohl zum Schließen wie auch zum Öffnen eine gewisse Zeit braucht, und diese beiden Zeiten bedeuten für uns einen Verlust, sie verlängern die dunkle Pause. Man muß daher bestrebt sein, die Abblendevorrichtung so zu gestalten, daß sie zum Schließen und Öffnen möglichst wenig Zeit braucht.

Wenn also der Konstrukteur einen »flimmerfreien« Apparat bauen will, so muß er ihn nach diesen Gesichtspunkten ausarbeiten. Er wird naturgemäß versuchen, den Wechsel der Bilder möglichst schnell zu machen und damit die dunkle Pause, welche den eigentlichen Anlaß zum Flimmern gibt, soweit es geht, zu verkürzen. Aber andere Fehler setzen ihm darin bald eine Grenze: je stärker er das »Tempo« macht, desto größer werden die Schwierigkeiten, diese neuen Fehler zu überwinden.

Da ist zunächst das »Vibrieren« des Bildes. Jeder, der öfters bei kinematographischen Vorführungen Zuschauer war, wird wohl schon ein mehr oder minder starkes Vibrieren bemerkt haben: das Lichtbild, anstatt ruhig zu stehen, tanzt auf und ab. Dieser Übelstand würde nicht auftreten, wenn der Apparat absolut exakt wechselte, wenn also jedes Bild genau an die Stelle des vorhergehenden Bildes gebracht würde. Nun muß man bedenken, der Bildwechsel wird dadurch bewirkt, daß das Filmband einen plötzlichen Ruck erhält; bei dieser stoßweisen Vorwärtsbewegung wird aber der Film das Bestreben haben, ein Stückchen weiter zu fliegen als er soll, und wenn man keine Vorkehrungen dagegen treffen würde, so wäre ein wildes Auf- und Abspringen des Bildes die Folge. Um da Abhilfe zu schaffen, muß man den Film bei der raschen Vorwärtsbewegung bremsen, und dies geschieht durch Federn, welche auf das Filmband drücken und es an der Stelle, wo das Licht den Film kreuzt, festklemmen. Es ist aber leicht ersichtlich, daß es um so schwerer sein wird, völlige Abhilfe für das Vibrieren zu schaffen, je stärker der Ruck ist, je rascher also der Apparat wechselt.

Das Vibrieren kann auch die Folge einer mangelhaften Ausführung des Apparates sein, indem Teile des Bewegungs-Mechanismus »Spiel« haben. Man muß natürlich einen Apparat exakter Ausführung verlangen; aber das ist nicht genug: das Werk muß auch dauerhaft gebaut sein, damit es selbst bei langem Gebrauch nicht ausleiert. Und dabei ist wieder zu bedenken, daß die Beanspruchung des Bewegungs-Mechanismus stärker wird, wenn man ihn, um das Flimmern zu vermeiden, in rascherem »Tempo« arbeiten läßt.

Von größter Wichtigkeit für den Besitzer des Kinematographen ist aber die Schonung des Filmbandes. Es gilt davon dasselbe wie vom Mechanismus: die Beanspruchung wächst mit dem Tempo. Der Film wird nicht nur mit ungeheurer Geschwindigkeit vorwärtsgerissen, sondern auch noch, um das Vibrieren zu vermeiden, gehemmt, wodurch der Ruck bei der Weiterbewegung umso kräftiger wird. Der Konstrukteur, welcher das Flimmern auf das Mindestmaß bringen will, hat also auch noch die Aufgabe zu lösen, das Filmband so zu führen, daß es im Bewegungs-Mechanismus keinerlei Beschädigungen erleidet.

Auf Grund der Erfahrungen, die im Laufe der Jahre im Bau von Kinematographen gesammelt wurden, ist man heute in der Lage, Apparate herzustellen, die allen diesen Anforderungen in hohem Maße gerecht werden. Eine durchaus befriedigende Vorführung läßt sich aber nur mit tadellosen Films erzielen. Zuweilen sieht man auf der Projektionswand ein heftiges »Flickern« und »Regnen«, namentlich in den hellen Teilen des Bildes, wie im Himmel. Diese üble Erscheinung, die oft mit dem vorher besprochenen Flimmern verwechselt wird, rührt von Kratzen und Schrammen im Film sowie von Löchern in der Bildschicht her. Auch das Tanzen des Lichtbildes kann durch den Film verursacht werden, sei es, daß die Perforation ausgeleiert ist oder daß die Bilder beim Aufnehmen oder Kopieren nicht in genau gleichmäßiger Folge, mit genau gleichen Abständen, aufgetragen sind. Gegen solche Fehler vermag der beste Apparat nicht zu helfen.

Bevor ich Sie nun in die Werkstätte führe, um Ihnen die Konstruktion des Kinematographen in ihren Einzelheiten zu zeigen, wollen wir uns das Filmband näher ansehen.

Der Kinematographen-Film.

Der Kinematographen-Film, wie er zur Projektionsvorführung dient, ist ein langer, schmaler Zelluloidstreifen, welcher mit der photographischen Bildschicht versehen ist. Darauf befinden sich die Bilder, und zwar steht immer eines unmittelbar über dem andern. Für die Breite des Filmbandes und die Größe der Bilder darauf sind jetzt allgemein die Maße eingeführt, die Edison bei seinem Kinetoskop benutzte: der Film ist 35mm breit, die Bilder darauf 25mm breit und 19mm hoch.

Fig. 1. Kinematographen-Film.

Auf ein Meter Film kommen also über 50 Bilder, auf ein 20 Meter langes Band über 1000 Bilder, und da in der Sekunde 15 bis 20 Bilder gezeigt werden, so dauert die Vorführung eines solchen Bandes im Durchschnitt etwa eine Minute. Films von mehreren hundert Meter Länge sind heutzutage nichts Besonderes mehr.

Der ungefähr ¹/₂cm breite Rand, welcher rechts und links von den Bildern bleibt, ist in regelmäßiger Folge mit Löchern versehen, man sagt: »perforiert«, und zwar so, daß auf jedes Bild beiderseits 4 Löcher kommen. Diese »Perforation« ist für die Weiterbewegung des Bandes von großer Bedeutung. Die Trommeln, über welche der Film läuft, werden nämlich am Rande mit Zähnen ausgerüstet, die in die Löcher eingreifen, und das Filmband erhält dadurch eine gleichmäßige, sichere Führung. Wie wir schon vorher überlegt haben, muß die ruckweise Weiterbewegung des Filmbandes mit größter Genauigkeit vor sich gehen; denn sonst hat sie ein Auf- und Abspringen oder Tanzen des Bildes zur Folge. Hier ein Beispiel. Nehmen wir an, das Bild würde in Größe von 2×2¹/₂ Metern projiziert — wir haben dann eine 100fache Vergrößerung. Wenn nun beim Wechseln der Film nur um ¹/₅ Millimeter zu wenig oder zu viel weiterbewegt wird, so kommt dieser Fehler auf dem Schirm ebenfalls in 100 facher Vergrößerung zum Vorschein; das Bild, welches nach erfolgter Wechslung projiziert wird, verschiebt sich also gegen das vorhergehende um 2 Zentimeter. Wenn wir ein 4×5 Meter großes Lichtbild herstellen und der Fehler bei der Weiterbewegung gar ¹/₂ Millimeter beträgt, so würde das Bild auf dem Projektionsschirm um 10 Zentimeter springen.

Die Genauigkeit der Bildwechslung, deren Notwendigkeit sich an diesen Beispielen ermessen läßt, wird durch die Perforation wesentlich erleichtert; ja ohne die Perforation würde es kaum möglich sein, ein hinreichend exaktes Arbeiten zu erreichen. Man muß nämlich in Rechnung ziehen, daß das Filmband Witterungseinflüssen unterworfen ist und mit Veränderungen im Feuchtigkeitsgehalt der Luft länger bezw. kürzer wird, daß ferner auch das Metall des Bewegungs-Mechanismus bei Temperaturveränderungen sich ausdehnt oder zusammenzieht. Diese Abweichungen, so gering sie auch sein mögen, müßten unbedingt Fehler hervorrufen, wenn sie nicht durch die bei jedem Bilde regelmäßig wiederkehrende Lochung ausgeglichen würden. Es kommt noch dazu, daß die Bildhöhe bei Films verschiedener Fabrikate nicht absolut gleich ist; der Unterschied ist zwar oft bei oberflächlicher Betrachtung kaum zu sehen, er zeigt sich aber, wenn man ein längeres Stück von zwei verschiedenen Films gegeneinander hält, indem sich die Löcher dann nach und nach gegeneinander verschieben. Auch hier schafft die Perforation einen Ausgleich; sie macht es möglich, solch verschiedene Films mit einem und demselben Apparat tadellos vorzuführen.

Die Form der Löcher, welche früher bei verschiedenen Fabrikaten abweichend war, ist jetzt durchweg eine einheitliche geworden, und zwar stellt sie ein längliches Viereck mit abgerundeten Ecken dar.

Wenn man einen Kinematographen-Film in die Hand nimmt, wird man leicht die Schichtseite, welche die photographischen Bilder enthält, erkennen. Diese Seite muß besonders geschont und gegen Verkratzen geschützt werden. Das Zelluloid, woraus der Film besteht, ist ferner sehr leicht entzündlich und verbrennt mit großer Heftigkeit; man muß deshalb entsprechende Vorsicht walten lassen. Es wird jetzt indessen auch schwer brennbares Filmmaterial hergestellt, bei dem die Brandgefahr fortfällt.

Kinematographen-Films werden heute in großem Maßstabe fabrikmäßig hergestellt und es ist staunenswert, welche Auswahl an Sujets da geboten wird. Wer die Vorführung von lebenden Lichtbildern unternimmt, braucht sich daher nicht notwendigerweise mit der Herstellung kinematographischer Aufnahmen zu befassen, es sei denn, daß er Wert darauf legt, eigene zu bringen. Wie die Films angefertigt werden, wird weiter unten beschrieben — zunächst wollen wir uns den Vorführungsapparat ansehen.

Der Lichtbilder-Apparat.

Zur Vorführung der lebenden Lichtbilder gehören ein Lichtbilder-Apparat und der Bewegungs-Mechanismus; man nennt letzteren, oft auch die ganze Einrichtung, kurzweg Kinematograph. Der Projektions- oder Lichtbilder-Apparat ist an sich nichts anderes als eine Laterna Magika; die Wissenschaft hat aber aus diesem alten Kinderspielzeug ein vollkommenes und äußerst wertvolles Instrument gemacht, das heute in Hunderten von Lehranstalten und bei Tausenden von Vorträgen dazu benutzt wird, photographische Glasbilder in starker Vergrößerung als Lichtbilder auf eine weiße Wand zu werfen. Von dem Werte dieser Vorführungen kann man sich erst einen richtigen Begriff machen, wenn man einmal gesehen hat, wie ein großer Saal voll Menschen die riesigen, hell leuchtenden Bilder betrachtet und gleichzeitig den Erklärungen des Vortragenden lauscht.

Fig. 2. Lichtbilder-Apparat.

Wie sieht nun ein solcher Lichtbilder-Apparat aus? Was man von außen daran sieht, ist recht einfach: es ist ein Lampenkasten oder »Gehäuse«, an der Seite mit einer Türe, hinten mit einer Klappe versehen und oben mit einem Kaminaufsatz; vorne ist ein Metallrohr, woran ein zweites kleineres Rohr steckt und zwischen Gehäuse und dem ersten Rohr ein breiter Schlitz, das ist »Bühne«, worein die Bilder geschoben werden. Die Hauptsache aber steckt im Innern, und wenn wir den Apparat öffnen, so sehen wir im Gehäuse zunächst eine hellbrennende Lampe. Das kann eine elektrische Lampe sein, oder eine Kalklichtlampe, eine Azetylenlampe, eine Gas- oder Spiritus-Glühlichtlampe oder auch eine Petroleumlampe. Alle diese Lichtarten werden im Projektionsapparat verwendet, aber sie sind nicht alle gleich gut. Am besten ist ein recht helles Licht, und da steht obenan das elektrische Bogenlicht, dann kommt das Kalklicht, in dritter Linie das Azetylenlicht. Gas- und Spiritus-Glühlicht sowie Petroleumlicht kommen zuletzt und sind zu Vorführungen in größeren Räumen nicht mehr hell genug.

Diese Lampen werden wir später noch genauer betrachten; aber was gibt es im Apparat weiter zu sehen? Fangen wir an bei dem vorderen, kleinen Rohrstück. Es enthält zwei Paar Linsen, von denen eines verkittet ist, während das andere Paar durch einen schmalen Ring getrennt ist. Diese Linsenzusammenstellung bildet einen wichtigen Bestandteil des Apparates: sie dirigiert die Lichtstrahlen derart, daß auf der Wand das Lichtbild entsteht. Ein Zahntrieb am Rohrstück dient dazu, das Bild scharf einzustellen. Während von der Lichtquelle die Helligkeit des Lichtbildes abhängt, wird durch die Beschaffenheit dieses Linsensystems, das man »Objektiv« nennt, die Schärfe des Bildes bedingt.

Ein weiteres Linsenpaar, Kondensor genannt, befindet sich vorne im Gehäuse; es sind zwei große, gewölbte Linsen, die in eine Messingfassung verschraubt sind. Diese dienen dazu, möglichst viele Strahlen der Lichtquelle aufzufangen und durch das Glasbild, welches projiziert werden soll, zur »Verarbeitung« ins Objektiv zu schicken.

Die Abbildung (Fig.3) zeigt schematisch die Anordnung des Lichtbilderapparates. L ist die Lichtquelle, C der Kondensor, B das Glasbild und O das Objektiv. R und S sind zwei Rohrstücke, welche sich übereinander schieben. Diese Rohrstücke können aber auch fortfallen, wenn man das Objektiv durch einen Träger T befestigt, wie er in der Figur durch punktierte Linien angedeutet ist; in diesem Falle bleibt zwischen Gehäuse und Objektiv ein freier Raum.

Photographische Glasbilder gibt's im Handel in großer Auswahl; ja man bekommt käuflich und leihweise zusammengestellte Serien von solchen Bildern mit ausgearbeiteten Vortragstexten aus allen Wissenschaftsgebieten. Leider ist es zu keinem Einheitsmaß für diese Glasbilder gekommen; es gibt solche in der Größe 8¹/₄×8¹/₄cm und 8¹/₂×10cm. Diese Formate geben aber nur die Außenmaße an; das Innenmaß, d.h. das eigentliche Bild selbst, ist in beiden Fällen dasselbe, und zwar etwa 7×7cm. Es gibt Bildhalter, in welche man beide Größen durcheinander einsetzen und rasch auswechseln kann.

Fig. 3. Schema des Lichtbilder-Apparates.

Die Linsen des Kondensors müssen, um das Glasbild bis in die Ecken gleichmäßig zu beleuchten, einen Durchmesser von mindestens 10cm haben; vielfach nimmt man die Linsen etwas größer. Wer sich nicht an das im Handel eingeführte Innenmaß 7×7cm hält, sondern größere Bilder verwendet, ist natürlich auf einen entsprechend größeren Kondensor angewiesen. Darüber später mehr.

Wir kommen nun zur kinematographischen Projektion. Da hat der Lichtbilderapparat dieselbe Aufgabe zu erfüllen, nur tritt an Stelle des Glasbildes das viel kleinere Filmbild. Von der Konstruktion des Bewegungsmechanismus, der die Filmbilder transportiert, wollen wir zunächst absehen, und nur überlegen, an welcher Stelle wir den Film am besten durch den Apparat führen müssen. Da zeigt es sich, daß es unvorteilhaft ist, wenn man den Film direkt vor dem Kondensor laufen läßt, also an der Stelle, wo sich sonst das Glasbild befindet. Die Abbildung Fig.4 gibt darüber Aufklärung. F ist der Film und ff eines der Bildchen, das gerade projiziert werden soll. Da dies Bildchen nur 2×2¹/₂cm groß ist, so wird nur ein geringer Teil des Lichtes, welches der Kondensor zum Objektiv schickt, das Filmbild treffen; die größte Menge der Strahlen geht unbenutzt drüber und drunter und an den Seiten des Bildchens hinweg. Bei solch schlechter Lichtausnutzung muß die Projektion dementsprechend lichtschwach ausfallen.

Fig. 4.

Anordnung des Filmbandes im Lichtbilder-Apparat.

Fig. 5.

Dem ist aber leicht abzuhelfen. Wie aus der Abbildung ersichtlich, werden die Lichtstrahlen vom Kondensor in einem Kegel zum Objektiv geworfen; wir brauchen daher den Film nur ein Stück nach dem Objektiv hin zu bewegen, um alles Licht auf das Filmbildchen zu konzentrieren und voll auszunutzen. Wenn wir also den Bewegungsmechanismus so vor den Lichtbilderapparat bringen, daß der Film den Strahlenkegel kreuzt, wie es in Figur5 angedeutet ist, so werden wir ein möglichst helles Lichtbild bekommen.

Noch eines ist zu überlegen. Die kinematographische Projektion erfordert eine stärkere Vergrößerung als die Projektion von Lichtbildern, da ja das Filmbildchen viel kleiner ist als das Glasbild. Die stärkere Vergrößerung wird erreicht durch Anwendung eines Objektivs von kürzerer »Brennweite«; man nennt die hierzu benutzten Instrumente »Kinematograph-Objektive«.

Nachdem wir nun die Anordnung des Lichtbilderapparates kennen gelernt haben, wollen wir zur Behandlung des Kinematograph-Mechanismus übergehen.

Der Bewegungsmechanismus.

Allgemeine Anordnung.

Über die Anforderungen, die an den Bewegungsmechanismus zur Projektion der kinematographischen Bilder gestellt werden, wurde schon gesprochen, desgleichen über die Mittel zur Lösung der verschiedenen Aufgaben. Wir fanden: der Film muß ruckweise weiterbewegt werden, und zwar derart, daß die Zeit der Weiterbewegung möglichst kurz ist, indem durch ein starkes »Tempo« der Übelstand des Flimmerns verringert wird. Ferner muß man den Film, um das Vibrieren oder Tanzen des Lichtbildes zu vermeiden, an der Stelle, wo er vom Lichte gekreuzt wird, bremsen, und dies geschieht durch Federn, die auf den Rand des Filmbandes drücken und es festklemmen. Schließlich hörten wir, daß die Weiterbewegung des Filmbandes durch eine Blende verdeckt wird, und diese Abblendevorrichtung sollte so konstruiert sein, daß sie zum Schließen und Öffnen möglichst wenig Zeit braucht.

Hiernach sind es also insbesondere drei Teile, denen wir unsere Aufmerksamkeit zuwenden müssen: erstens der Mechanismus, welcher die ruckweise Weiterbewegung bewirkt, zweitens die Bremsvorrichtung und drittens die Blende. Wenn wir über die Konstruktion dieser Teile im klaren sind, wird es uns leicht sein, den Apparat zu vervollständigen; denn es fehlt dann im wesentlichen nur das Antriebswerk, welches die Teile verbindet, sowie die Ab- und Aufrollvorrichtung für das Filmband. Eine wichtige Anforderung an den Apparat dürfen wir aber dabei nicht außer acht lassen: die Schonung des Filmbandes; bei allen Teilen, die mit dem Film in Berührung kommen, muß hierauf Rücksicht genommen werden.

Fig. 6.

Es wird das Verständnis wohl erleichtern, wenn ich zunächst eine Übersicht der Anordnung gebe. Ich nehme dazu eine perspektivische Abbildung (Fig.6) zu Hilfe. Das Filmband ist aufgerollt auf eine Spule R und läuft von dort zur »Projektionsstellung«, wo gleichzeitig die Bremsung durch Federn angebracht ist. Man bezeichnet diesen Teil des Apparates gewöhnlich als »Türe« (in der Abbildung mit T bezeichnet); er kann aber gerade so gut »Fenster« genannt werden, da er eine Öffnung für die Lichtstrahlen besitzt, welche das Filmband kreuzen. Darnach läuft der Film durch den Bewegungsmechanismus, der ihm die ruckweise Weiterbewegung gibt und der in der Figur durch die Zahntrommel W angedeutet ist, und gelangt schließlich zur Spule S, wo das Filmband wieder aufgerollt wird. Vor dem Objektiv O dreht sich die Blende B, welche dazu dient, den jeweiligen Bildwechsel zu verdecken. Der Vollständigkeit halber ist die Laterne mit Kondensor C und Lichtquelle L mit eingezeichnet; der Strahlengang ist durch punktierte Linien angedeutet. In die Skizze habe ich absichtlich nur die wesentlichen Bestandteile des Apparates aufgenommen, um die Übersichtlichkeit nicht zu stören. Was alles noch zur Vervollständigung eines durchgearbeiteten Kinematographen gehört, werden wir später finden.

Die ruckweise Weiterbewegung des Filmbandes kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Es gibt sogar eine große Zahl von Möglichkeiten, diese Aufgabe zu lösen, doch findet man in der Praxis verhältnismäßig nur wenige Konstruktionen angewandt. Ich will mich auf die Beschreibung dieser beschränken und kann das um so mehr tun, als die Haupttypen darunter vertreten sind. Alle Lösungen zu bringen, würde auch nur verwirren. Unter den Konstruktionen, welche besprochen werden sollen, kann man vier Arten unterscheiden: bei der ersten erfolgt die Weiterbewegung des Filmbandes durch eine ruckweise bewegte Trommel, bei der zweiten wird der Film mit Hilfe eines Exzenters vorwärts geschlagen oder gestoßen, bei der dritten wird der Film durch Greifer weiter gezogen, während bei der vierten die Weiterbewegung durch einen Klemmzug erfolgt. Nach dieser Einteilung wollen wir die Wechselmechanismen betrachten.

Ruckweise bewegte Zahntrommel (Malteserkreuz).

Wie wir bereits erfuhren, ist das Filmband, um die genaue Weiterbewegung zu ermöglichen, an den Rändern mit einer regelmäßigen Lochung oder Perforation versehen, und die Trommeln, die zum Transport des Bandes dienen, haben beiderseits einen Kranz von Zähnen, die in die Löcher eingreifen. Wenn man nun den Film gegen eine solche »gezahnte« Trommel legt und ihn durch eine federnd aufliegende Rolle dagegen drückt, so ist er gezwungen, alle Bewegungen der Trommel mitzumachen.

Fig. 7. Malteserkreuz.

Eine der einfachsten Vorrichtungen, mittels welcher man der Trommel und damit auch dem Filmbande eine ruckweise oder, wie man auch sagt, intermittierende Bewegung geben kann, ist das sogenannte Malteserkreuz, dessen Anordnung aus der Abbildung Fig.7 ersichtlich ist. Auf der Achse der Trommel W, fest mit letzterer verbunden, sitzt eine sternförmige Scheibe S, welche mit einer kreisförmigen Scheibe A in Berührung steht. Diese Scheibe A, die in der Figur schraffiert dargestellt ist, ist auf gleicher Achse fest verbunden mit einer etwas größeren, ebenfalls kreisförmigen Scheibe B. Auf letzterer befindet sich ein Stift E an der Stelle, wo die Scheibe A mit einem kleinen runden Ausschnitt versehen ist. Wenn man nun das Scheibenpaar AB dreht, so schleift zunächst die Sternscheibe, ohne sich zu bewegen, auf der Scheibe A, bis der Stift E in den Stern eingreift; die Scheibe A gibt gleichzeitig infolge ihres Ausschnittes an dieser Stelle die Sternscheibe frei, letztere kann dem Drucke des Stiftes folgen und wird nun herumgedreht. Beim jedesmaligen Eingriff des Stiftes erhält die Sternscheibe und damit auch die Zahntrommel ¹/₄ Umdrehung. Wenn nun die Trommel so bemessen ist, daß genau vier Filmbildchen auf ihren Umfang gehen, so wird sie bei ¹/₄ Umdrehung das Filmband gerade um ein Bild vorwärts bewegen.

Durch diesen Mechanismus wird also eine ruckweise Bewegung der Trommel und des Filmbandes bewirkt; es folgen sich in regelmäßigen Intervallen Ruhe und Weiterbewegung um jeweils ein Bild. Bemerkenswert ist dabei, daß die Trommel in der Ruhestellung absolut fest steht und dem Film während dieser Zeit eine unbewegliche Lage sichert. Sobald nämlich der Eingriff E die Sternscheibe verlassen hat, schleift letztere in innigem Kontakt auf der Scheibe A, wodurch dem Stern wie auch der Trommel jede Möglichkeit, sich zu bewegen, genommen ist.

Das Scheibenpaar AB muß vermittelst einer Übersetzung einen gleichmäßigen Antrieb erhalten, derart, daß es 15 bis 20 Umdrehungen in der Sekunde macht; es werden dann ebenso viele Bildwechslungen stattfinden, indem jede Umdrehung der Scheiben eine einmalige Weiterbewegung des Filmbandes bewirkt.

Fig. 8.

Wie ist nun bei dieser Konstruktion das Verhältnis zwischen Zeit der Weiterbewegung und Zeit der Ruhe? — Dieses Verhältnis hängt ab vom Größenverhältnis der Sternscheibe zur Eingriffscheibe. Um eine lange Ruhestellung und eine recht kurze Weiterbewegung zu bekommen, wie es zur Erzielung »flimmerfreier« Bilder erforderlich ist, brauchen wir nur das Scheibenpaar AB sehr groß zu nehmen. Die Abbildung Fig.8 wird das veranschaulichen. Solange die Sternscheibe S mit dem schraffierten Teil der Scheibe A in Berührung ist, steht erstere still; die Wechslung wickelt sich während der kurzen Zeit ab, wo der Eingriff bei dem nicht schraffierten Teil in Tätigkeit tritt. Man könnte durch weitere Vergrößerung des Scheibenpaares AB ein beliebig starkes »Tempo« erzielen, doch gibt's da praktisch bald eine Grenze; denn der unvermeidliche Schlag, mit welchem der Stift in den Stern einsetzt, wird in gleichem Maße stärker und stellt schließlich unerreichbare Ansprüche an Material und Konstruktion.

Das Malteserkreuz wird bei Kinematographien vielfach angewandt. Die Ausführung muß sehr exakt und gediegen sein, wenn die Transportierung des Filmbandes genau ausfallen und der Mechanismus auch bei längerem Gebrauch nicht durch Abschleißen untauglich werden soll.

Die ruckweise Weiterbewegung der gezahnten Trommel läßt sich noch auf andere Weise bewirken, und es sind verschiedene Konstruktionen dazu ausgearbeitet worden, die aber meist nur vorübergehend angewandt wurden. Ich will mich auf die Vorführung einer derselben beschränken; sie beruht auf einer Modifikation des Schneckentriebes. Auf der gezahnten Trommel W sitzt, auf gleicher Achse und fest damit verbunden, eine Scheibe S, welche am Rande in regelmäßigen Abständen eine Anzahl Einschnitte hat, beispielsweise acht, wie es die Abbildung Fig.9 zeigt. In diese Einschnitte greift eine Art Schneckenrad R, dessen vorspringendes Gewinde sich aber nicht in gleichmäßiger Drehung um das Rad zieht, sondern eine Strecke lang auf der einen Kante A geradeaus läuft und dann rasch querüber zur ändern Seite B geht, um dort wieder geradeaus zu laufen. Wenn sich nun das Rad R dreht, so wird die Scheibe S mit der Trommel eine Zeit lang in Ruhestellung bleiben, bis die Stelle kommt, wo das Gewinde herüber springt. Der Einschnitt der Scheibe wird alsdann durch diese »Weiche« vom »Geleise« A auf das »Geleise« B herübergerückt und Scheibe nebst Trommel werden dadurch um ein Stück weiterbewegt. So erhält man bei jeder Umdrehung dieses eigenartigen Schneckenrades eine ruckweise Weiterbewegung der Trommel und es bietet keine Schwierigkeiten, dieselbe so zu bemessen, daß das Filmband dabei jeweils um ein Bild vorwärts gezogen wird.

Fig. 9. Schnecke.

Der Schläger.

Wir kommen nun nach der Einteilung, die ich oben gegeben habe, zu den Bewegungs-Mechanismen, bei welchen das Filmband mit Hilfe eines Exzenters vorwärts geschlagen oder gestoßen wird. Da ist am meisten verbreitet das sogenannte »Schlägersystem«, eine Anordnung, bei welcher der Exzenter direkt auf den Film wirkt. Ich will versuchen, die Wirkungsweise an Hand einer perspektivischen Abbildung (Fig.10) zu erklären. W ist eine gezahnte Trommel, S eine Scheibe mit einem darauf befestigten langen Stift T. Der Film läuft um den Stift und dann um die Trommel, gegen welche er durch federnde Rollen, die in der Abbildung nicht wiedergegeben sind, angedrückt wird. Die Trommel bewegt sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit vorwärts und zieht also auch den Film ununterbrochen weiter; desgleichen ist die Scheibe S mit dem Schläger T in fortwährender Bewegung.

Fig. 10. Schläger.

Die Wirkungsweise ist folgende. Der Schläger T schlägt den Film (welcher oberhalb dieses Mechanismus in einer Bremsvorrichtung B eingeklemmt ist) nach unten und bildet einen Bausch. Während der Schläger sich nun nach oben bewegt und den Film wieder frei gibt, um zu einem neuen Schlage auszuholen, zieht die Trommel den jetzt schlapp hängenden Film vorwärts und macht den Bausch kleiner. Nun schlägt der Schläger von neuem auf den Film, zieht ihn aus der Bremsvorrichtung vorwärts und bildet wiederum einen Bausch, der genau so groß ist wie vorher. Und so geht es weiter: der Schläger reißt den Film regelmäßig um ein Stück vorwärts und die gleichmäßig fortlaufende Trommel »verzehrt« den Bausch wieder.

Wenn man nun annimmt, daß die Trommel den Film immer gerade um ein Bild vorwärts bewegt in der Zeit, während welcher der Schläger eine Umdrehung macht, so wird sie von dem Bausch jedesmal ein Bild fortziehen und der Schläger, welcher ja den Bausch immer wieder auf die alte Größe bringt, muß den Film aus der Bremsvorrichtung ebenfalls stets um ein Bild vorwärts schlagen. Auf diese Weise bekommen wir die gewünschte ruckweise Fortbewegung des Filmbandes: der Exzenter schlägt den Film vorwärts, so daß er um ein Bild aus der Bremsvorrichtung herausgezogen wird, läßt ihn dann ruhig stehen, um ihn von neuem um ein Bild weiter zu bewegen, und so wechselt in steter Folge Weiterbewegung und Ruhepause.

Das Geschwindigkeits-Verhältnis zwischen Trommel und Schlägerscheibe wird durch eine einfache Zahnrad-Übersetzung erreicht. Nehmen wir beispielsweise an, daß auf den Umfang der Trommel 6 Filmbilder gehen, daß sie also bei einer Umdrehung den Film um 6 Bilder vorwärts bewegt. Es muß dann die Schlägerscheibe sechsmal so schnell laufen, da sie ja stets einmal einschlagen soll, wenn die Trommel ein Bild fortschafft. Um dies zu erreichen, brauchen wir nur das Zahnrad X, worauf die Trommel sitzt, sechsmal größer zu machen wie das Zahnrad Y auf der Schlägerscheibe (vgl. Fig.10).

Die Geschwindigkeit, mit der die Weiterbewegung des Filmbandes erfolgt, hängt von der Größe der Schlägerscheibe ab. Wenn wir die Scheibe S vergrößern und den Schlägerstift wieder auf den Rand, also jetzt weiter von der Mitte weg, setzen, so wird er heftiger auf den Film schlagen und den Bausch in kürzerer Zeit bilden. Auf diese Weise ist es also möglich, ein stärkeres »Tempo« zu erzielen und das Flimmern zu vermindern. Es ist leicht zu verstehen, daß die Bremsvorrichtung, welche in der Abbildung angedeutet ist und über die wir nachher noch sprechen werden, bei diesem Bewegungs-Mechanismus eine große Rolle spielt. Denn durch den Schläger wird der Film mit großer Gewalt vorwärts gerissen und die Bremsvorrichtung hat Not, dafür Sorge zu tragen, daß er auch nicht um den Bruchteil eines Millimeters zu weit fliegt, denn sonst tanzt das Lichtbild auf und ab. Diese Aufgabe der Bremsung wird natürlich umso schwieriger, je größer man die Schlägerscheibe, je stärker man also das »Tempo« macht.

Fig. 11. Stosser.

Das eben beschriebene »Schlägersystem« wird in der Praxis vielfach angewandt. Als eine Modifikation desselben ist der »Stoßer« anzusehen, dessen Anordnung und Wirkungsweise die Abbildung Fig.11 veranschaulichen soll. Wir haben hier wiederum eine Zahntrommel W, welche den Film ununterbrochen fortschafft, und eine Scheibe S, die gleichfalls in steter Bewegung ist. Die Geschwindigkeiten beider Teile sind wie vorher durch eine Zahnradübertragung so geregelt, daß die Scheibe jedesmal eine Umdrehung macht in der Zeit, während welcher die Trommel den Film um ein Bild vorwärts bewegt.

Statt daß nun die Scheibe S direkt auf den Film wirkt, überträgt sie ihre Bewegung auf eine Stange P, an deren Ende sich ein Querstück R befindet, und schiebt diese hin und her. Wenn wir den Film, nachdem er aus der Bremsvorrichtung B kommt, um den Querstab R ziehen und dann über die Trommel W laufen lassen, so wird ihm die Stange, genau wie vorher der Schläger, in regelmäßigen Zwischenräumen Stöße erteilen. Er zieht dadurch das Filmband aus der Bremsvorrichtung B heraus, und zwar immer um ein Bild, da ja die Trommel W bei jeder Umdrehung der Scheibe S den Film um ein Bild vorwärts bewegt. Nach jedem Stoß gibt's eine Ruhepause. Der Stoß wird um so rascher, die Ruhepause um so länger sein, je größer man die Scheibe S macht.

Der Greifer.