دوربین‌هایی سوار بر آسمان

در سال‌ های اخیر تغییراتی كه در روند شكل ‌گیری و كار وسایل استودیو‌های فیلمبرداری وجود داشته است با ورود سیستم ‌های دیجیتال به كلی تغییر كرده است و بسیاری از انواع قدیم دیگر حتی در كتاب‌ ها هم یافت نمی ‌شوند و جایی جز موزه برای آنها متصور نیست. یكی از تغییرات عمده در حال حاضر شامل وسایل فیلمبرداری است یعنی ابعاد اثر‌گذاری دیجیتال شدن از خود دوربین فراتر رفته است و می ‌تواند محیط فیلمبرداری را نیز تحت تاثیر قرار دهد.

یكی از عمده‌ ترین تاثیرات این تغییر بر فیلمبرداری ‌های حركتی و غیرثابت است. فیلمبرداری ‌های غیر ثابت همیشه با یك چالش بسیار عمده مواجه بوده اند و آن این ‌كه دوربین باید در یك خط افقی یا عمودی بسیار منظم حركت كند كه این یكی از وقت‌ گیرترین كارها در سر صحنه است. از معایب وقت‌ گیر بودن این كار كه بگذریم سختی و معایب این كار برای گرفتن یك تصویر در فضای باز نمی ‌توانیم بگذریم چرا كه هزینه وقت هدر شده برای تراز كردن چند مرتبه از این ریل گاه هزینه فیلم ‌ها را چند برابر می‌ كند.

برخی از رویدادها نیز به خودی خود دارای هیجان و حركت نیستند مانند داخل یك مسجد یا كلیسا، برخی مكان‌ ها نیز بیش از حد هیجان و حركت دارند و امكان قرار دادن دوربین در داخل صحنه وجود ندارد مانند زمین بازی و مسابقه یا داخل استخر.

اما راه حل این مشكلات چیست؟ پاسخ این مساله نیز آمیخته با فناوری اطلاعات است. یعنی سیستمی كه می ‌تواند با نرم افزار و سخت افزار خاص خود ماشین افزاری را اداره كند كه برای هر موقعیتی راه حلی دارد از جمله سیستم‌ های تصویربرداری.

اولین امكان برای كم كردن خطای دوربین‌ های حركتی  Steadicam ها (استیدی ‌كم) بودند. این دوربین ‌ها كه همراه با جلیقه ‌ای بر تن تصویر بردار سوار می ‌شوند و امكان حركت را به فیلمبردار می ‌دهند و موقعیت تصویر را ثابت نگه می ‌دارند. با این كار دوربین در سطح افقی معلق می ‌ماند، اما نیاز به حركت در جهات بالا و پایین و یا حركت به جلو هنوز رفع نشده بود كه نسل بعدی این دوربین‌ ها وارد بازار شد.

اسكای‌ كم (Skycam) یك دوربین فیلمبرداری است كه به وسیله كنترل رایانه ‌ای، متعادل و معلق می ‌شود. این سامانه مشابه استیدی‌ كم بوده با این تفاوت كه امكان مانور سه بعدی را در یك فضای باز مانند استادیوم را داراست. اسكای‌ كم توسط سامانه كشش كابلی هدایت می ‌شود. سامانه مذكور تصاویر مورد نیاز را از زوایای مختلف برای تماشاگران تأمین می‌ كند.

این دوربین‌ ها در حقیقت سیستمی هستند كه نه بخاطر دوربین بودنش بلكه بخاطر نوع سیستم مدیریتش می ‌تواند به فناوری اطلاعات مربوط شود. این سیستم دوربین را قادر می‌ سازد در بیش از یك منطقه از پیش تعیین شده در جهات عمودی و افقی حركت كند، استفاده معمول این سیستم در حالت سه بعدی در زمین بازی و یك رویداد ورزشی مانند فوتبال یا یك زمین تنیس است.

نام دوربین عنكبوتی كه ترجمه Spidercam است در حقیقت یك نام تجاری بوده و هم ‌اكنون به عنوان نام تجاری ثبت است.

نوع حركت این دوربین ‌ها درست مانند عروسك‌ های خیمه شب بازی است كه عروسك‌ گردان با استفاده از تجربه و طبق نمایشنامه با شل و سفت كردن طناب‌ ها عروسك را در صحنه می ‌گرداند. دوربین‌ های عنكبوتی با 4 كابل از جنس كامپوزیت و فولادهای مخصوص كابل ‌های كششی در یك نقطه ثابت می ‌شوند. هر كابل در یك گیره به یك موتور مجزا متصل است كه آن گیره نیز از رایانه كنترل‌ كننده مركزی فرمان می ‌گیرد.

فیبر نوری

این دوربین ‌ها به جهت فاصله زیاد نوع حركت شان از سیستم‌ های بی‌ سیم كمتر استفاده می ‌كنند و از طرفی حجم اطلاعات ارسالی آنها بسیار بالاست و سیستم ‌های بی‌سیم معمولا كیفیت لازم را در این مواقع ندارد و از جهتی كابل‌ های انتقال تصویر نمی‌ تواند در این محیط ‌ها جوابگوی انعطاف لازم باشند و خود این كابل ‌ها معمولا برای ارسال سیگنال تصویری بسیار سنگین وزن هستند كه نمونه آنها كابل ‌های HDMI  است. این سیستم ‌ها از طریق فیبر نوری به رایانه مركزی متصل می‌ شوند و سیستم پردازنده مركزی نیز برای تبادل دوگانه با این رابط بهسازی می‌ شود.  خلبانی از راه دور  دوربین ‌های عنكبوتی مانند هلیكوپتر حركت می كنند و برای همین اپراتور آن باید مانند خلبان باشد و در لحظه بتواند تصمیم بگیرد. معمولا اپراتور این دوربین ‌ها دوره‌ های تصویربرداری، كارگردانی و حتی دوره ‌های هنری را نیز طی می ‌كنند.

در سال 2000 كار توسعه ایده اولیه تغییر موقعیت دوربین با شروع دیجیتالی شدن دوربین‌ های فیلمبرداری آغاز شد. در آن زمان جنز سی پیترز، بنیانگذار شركت اتریشی CCSytems، توسعه سیستم دوربین‌ های Spidercam را آغاز كرد. این سیستم ‌ها عموما یك هدف داشتند و آن این ‌كه سیستمی بسازند تا با آن بتوان دوربین را در جهات مختلف با امنیت بالا به كار گرفت. آزمایش موفق اولیه سیستم در سال 2003 در محل سالن بزرگ در كرنتیا (Carinthia) اتریش رویداد و تا 4 سال بعد نمونه‌ های آن تكمیل تر شد و در سال 2004 این سیستم برای اولین بار در تلویزیون اتریش استفاده شد و در همان سال، پیتر با شركت آلمانی (PMT (Professional Motion Technology در پروژه خانه‌ ای اجاره ‌ای همكاری كرد. پس از تغییراتی در دوربین‌ ها او با الهام از تجربیات PMT دوربین‌ هایی را وارد بازار كرد تا در رویدادهای زنده تلویزیونی مورد استفاده قرار بگیرد. استفاده ‌های اولیه این وسیله در جاهایی مانند موارد زیر بود:

*كنسرت ( كایلی مینوگ ) در استرالیا،( رابی ویلیامز) در بریتانیا و (پلیس) در آرژانتین.

*برنامه ‌های تلویزیونی مانند مسابقه آواز ( یوروویژن) در یونان و فنلاند.

رویدادهای ورزشی بزرگ مانند جام جهانی شنا در مجارستان، گاوبازی در مكزیك و اسپانیا موسسه‌ های توسعه ‌دهنده دوربین ‌های عنكبوتی در سال 2007 به شریك های جدید پیوستند. شركت PMT و Herbert Neff  و شركت پیتر در یك همكاری توانستند به ابعاد تجاری جدید دست یابند. اما تجاری شدن از كیفیت كار آنها نكاست و این كیفیت روز به روز رشد كرد تا جایی كه این شركت‌ ها نسل بعدی این دوربین‌ ها را با نام spidercam MkII در دست ساخت دارند.

جاستین راتنر مدیر ارشد فناوری‌ های شركت اینتل در نشست سالانه تولید‌كنندگان این شركت در سانفرانسیسكو یك اتصال تشدید‌كننده انرژی بی ‌سیم (Wireless Energy Resonant Link) را به نمایش درآورد. در حقیقت اینتل اولین سیستم انتقال برق بی ‌سیم را به نمایش گذاشت. مهم‌ تر این‌ كه برق بدون این‌ كه اثرگذاشتن بر چیز یا كسی كه میان واحدهای فرستنده و گیرنده قرار گرفته باشد، انتقال پیدا می‌ كرد.

وی گفته است: ثابت شده است كه بدن انسان تحت تاثیر میدان‌ های مغناطیسی قرار نمی‌ گیرد، اما میدان ‌های الكتریكی بر آن تاثیر می ‌گذارند. بنابراین ما برق را با استفاده از میدان‌ مغناطیسی انتقال می‌ دهیم و نه میدان الكتریكی.

با این ‌كه سیستم فعلی دارای رده انتقال انرژی پایین است اما این ارتقا یافتن آن می ‌تواند سیستم انتقال به این دوربین ‌ها را نیز تغییر دهد و البته در بسیاری سیستم‌ های دیگر نیز تغییرات زیادی حاصل خواهد شد.

نگهدارندگی این دوربین‌ ها بر اساس قاعده ژیرو ـ استاتیكی بنا شده است و این كابل ‌ها به یك ژیرو استابیلازر (تثبیت كننده) مجهزند كه در هر لحظه موقعیت دوربین را محاسبه و فرامین لازم برای حركت دوربین در جهت دلخواه را به موتورها می ‌دهد، این فرامین و تصویری كه دوربین دریافت می‌ كند به طور همزمان از طریق فیبر نوری كه در داخل كابل‌های كولار تعبیه شده است، انتقال می‌ یابد.

ژیروسكوپ چیست؟

ژیروسكوپ وسیله‌ ای برای اندازه ‌گیری یا حفظ جهت می‌ باشد كه از اصل بقای تكانه زاویه‌ ای استفاده می ‌كند. یك ژیروسكوپ مكانیكی همیشه یك چرخ یا دیسك چرخنده با محور آزاد دارد كه می ‌تواند در هر جهتی بایستد. این جهت گیری بسیار كمتر بر اثر گشتاور خارجی تغییر می‌ كند كه این به دلیل زاویه‌ ای بزرگ خود به همراه نرخ زیاد چرخش آن است. چون گشتاور خارجی توسط نگاه داشتن وسیله در یك حلقه كمینه می ‌شود جهت آن تقریبا ثابت می ‌ماند، صرفنظر از این‌كه سطحی كه وسیله روی آن قرار گرفته چقدر حركت می‌ كند. ژیروسكوپ‌ های با تكنولوژی حالت جامد هم وجود دارند مانند ژیروسكوپ‌ های حلقه لیزری.

كاربردهای ژیروسكوپ شامل هدایت وقتی كه قطب‌ های مغناطیسی كار نمی‌ كنند (مانند تسكوپ‌ های فضایی) یا به اندازه كافی دقیق نیستند (مثل ICBM) یا برای پایدارسازی ماشین‌ های پرنده مثل هلیكوپترهای هدایت شونده توسط رادیو یا UAVها می ‌باشد. به دلیل دقت بالاتر، ژیروسكوپ ‌ها همچنین در حفظ جهت در معدن كاری تونل ‌ها هم به كار می ‌روند.

بسیاری از وسایل چرخنده دیگر مانند چرخ و فلك flywheel هم رفتار ژیروسكوپی دارند اگر چه خاصیت ژیروسكوپ آنها مورد استفاده قرار نمی‌ گیرد.

كه در آن ?،L به ترتیب ممنتوم زاویه ‌ای و گشتاور ژیروسكوپ،I  ممان اینرسی، بردار؟ سرعت زاویه ‌ای و؟ شتاب زاویه ‌ای آن است. از این رابطه نتیجه می ‌شود كه گشتاور؟ كه عمود بر محور چرخش و بنابراین عمود بر L وارو شود منجر به چرخشی در راستای محوری عمود بر ؟ و Lمی شود. این حركت precession  نام دارد. سرعت زاویه ‌ایP  ؟ هم توسط ضرب خارجی زیر داده می ‌شود.

دوربین ‌های دو بعدی

دوربین‌ های عنكبوتی لزوما سه بعدی حركت نمی ‌كنند و می‌ توانند تنها برای حركت در دو بعد نیز به‌ كار روند. برای این كار تنها به دو كابل متصل خواهند بود و در ارتفاع و عرض حركت می‌ كنند. دوربین ‌های مراقبتی یا داخل استودیو یا آتلیه ‌های عكاسی می‌ توانند از این سیستم بهره ببرند. نمونه ‌های استفاده ‌شده از این دوربین ‌ها در مكان ‌ها و كاربردهای مختلف:

سال 2007

بوندسلیگا ـ لیگ فوتبال آلمان ـ مونیخ و برلین

مسابقات سری آ ـ لیگ فوتبال ایتالیا ـ میلان

لیگ قهرمانان انگلستان

لیگ بوكس آلمان

فینال مسابقات قهرمانی آتن ـ یونان

مسابقات پرش اسب ـ آلمان

جشنواره موسیقی فولك ـ چین

سال 2008

جشن سال نو ـ ورشو

EURO 2008  زوریخ ـ اتریش

*جشن سبحا ـ لیبی

برنامه تلویزیونی «آكادمی ستارگان» فرانسه

جشنواره موسیقی هلند ـ هلند

جشنواره موسیقی فولك ـ چین

لیگ قهرمانان ـ مسكو ـ روسیه

مسابقات سری آ ـ لیگ فوتبال ایتالیا ـ میلان

مسابقات گاو بازی مكزیك

مسابقات قهرمانی ـ انگلیس

برنامه تلویزیونی استعداد‌ها ـ آلمان

مسابقات شترسواری ـ دوحه قطر

كریسمس در اروپا ـ ایتالیا

كنسرت گروه U2 ـ آمریكا

مسابقات اتومبیلرانی ـ پكن ـ چین

EXPO 2009 چین ـ چین

لیگ فوتبال UAE ـ ابوظبی ـ دبی

جشنواره بهاره چین ـ پكن

مسابقات سری آ ـ لیگ فوتبال ایتالیا ـ میلان

نوزدهمین مسابقات جام خلیج ـ مسقط ـ قطر

مسابقات تنیس ـ دوحه ـ قطر

جام جهانی فوتبال ـ آفریقای جنوبی

المپیك زمستانی ـ ونكوور ـ كانادا

مسابقات صحرانوردی ـ دوحه ـ قطر

راگبی 6 جانبه انگلستان

جدای از آمار بالا در 123 كنسرت، فیلم و برنامه‌ سازی دیگر از این سیستم‌ ها استفاده شده است. جالب توجه آن‌ كه این سیستم‌ ها برای هالیوود و استودیوهای فیلم سازی جداگانه ساخته و نصب شده ‌اند كه در آمارها نمی ‌آیند.

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع:

روزنامه جام جم