Кинематограф, в том виде, в каком он появился в конце XIX века, стал конечной точкой длинного пути исканий, по которому в разное время шли многие изобретатели. У них у всех была одна и та же мечта — создать такое устройство, которое могло бы запечатлеть, а потом воспроизвести движение. Задача эта оказалась очень непростой. Даже сегодня непосвященный человек встанет перед ней в тупик. Допустим, кто-то поднимает руку. В своем движении снизу вверх рука проходит через бесконечное множество промежуточных положений. Неужели, для того чтобы показать это простое движение, надо зафиксировать их все? К счастью, в этом нет необходимости. Человеческий глаз обладает способностью схватывать и сохранять в течение некоторого времени (около 1/14 секунды) полученное им восприятие, даже после того когда вызвавшая это восприятие картина исчезла. Именно поэтому мы не видим при быстром вращении велосипедного колеса каждую его спицу (они сливаются перед нашим взором в сплошной круг). Или другой пример — если в темноте кто-то быстро водит из стороны в сторону горящим угольком, мы не можем заметить, где в каждый данный момент находится этот уголек, потому что все его промежуточные положения сливаются в нашем восприятии в одну огненную полосу. Получается так, что при быстром движении какого-либо объекта наш глаз не замечает всех промежуточных положений — на сетчатке успевает запечатлеться всего около 14 моментальных изображений в секунду, и эти изображения сливаются между собой в движущуюся картину. В определенном смысле, это недостаток нашего глаза, мешающий ему в некоторых случаях верно отражать действительность. Но именно благодаря этому недостатку нашему восприятию стали доступны такие зрелищные искусства, как мультипликация, кинематограф или телевидение. Итак, для того чтобы зафиксировать движение, вовсе нет необходимости отмечать каждое из промежуточных положений движущегося объекта. Достаточно делать каждую секунду всего 12–14 таких запечатлений, а затем прокручивать их с такой же скоростью. Из сказанного видно, что искусство кинематографа фактически состоит из двух частей. Сначала надо запечатлеть движение (для чего необходимо сделать серию моментальных снимков отдельных его фаз), а потом надо суметь спроецировать эти моментальные картины на экран таким образом, чтобы зритель видел перед собой изображение движущегося объекта. И то и другое получилось не сразу. Понадобились усилия многих изобретателей, прежде чем были разрешены все возникшие на этом пути трудности.

Первые опыты по проецированию изображений были сделаны еще в древности. В 1646 году немецкий иезуит Афанасиус Кирхер обобщил в своей работе "Великие искусства света и теней" весь накопленный в этой области опыт и описал принцип действия магического фонаря. Волшебный фонарь служил для проецирования через систему линз на белую поверхность (экран) увеличенного изображения какого-нибудь небольшого предмета, чаще всего прозрачной пластинки с нанесенным на ней рисунком. (Каждому хорошо известен принцип действия фильмоскопа — современной разновидности волшебного фонаря.) Магический фонарь можно считать первым прообразом кинематографа, в котором еще нет передачи движения.

Это искусство было освоено лишь в первой трети XIX века. В 1833 году профессор практической геометрии австриец Симон Штампфер изобрел занятную игрушку — стробоскоп. Этот прибор представлял собой два диска, вращавшихся на одной общей оси. На одном диске, как на циферблате часов, рисовались фигурки в различных фазах какого-либо повторяющегося процесса, например, отдельные положения шагающего человека. Еще один диск, скрепленный с первым, имел радиальные щели, через которые можно было видеть расположенные за ними картинки. При быстром вращении дисков зритель, глядевший в смотровое окошко, видел последовательно на короткое мгновение каждую из картинок, но это разделенное по времени на отдельные фазы движение воспринималось им в виде слитного образа, совершающего непрерывное движение.

В 1853 году австрийский капитан-артиллерист барон Франц фон Ухатиус придумал проекционный стробоскоп — аппарат для показа живых изображений, соединявший в себе стробоскопический круг Штампфера и волшебный фонарь Кирхера. Значение его изобретения состояло в том, что теперь можно было видеть движущиеся картины на экране. Созданный Ухатиусом стробоскоп имел до 100 изображений, мелькавших в течение 30 секунд, то есть за одну секунду сменялось три-четыре изображения. Для каждого из них был устроен свой объектив. Источник света устанавливался таким образом, что пластинки с картинками, расположенные по краю колеса, одна задругой проходили перед ним. Этот прибор получил потом широкое распространение во многих странах под названием "живых картин". В 1869 году американский изобретатель Браун усовершенствовал проектор Ухатиуса, взяв в качестве источника света мощную дуговую электрическую лампу.

Большим недостатком проекционных стробоскопов была громоздкость. Места они занимали много, а на демонстрацию их изображений уходило меньше минуты. Тем не менее "живые картины" в течение нескольких десятилетий оставались любимым и популярным зрелищем. Лишь в последней четверти XIX столетия им на смену пришли более совершенные проекторы, в которых использовалась прозрачная целлулоидная пленка, намотанная на барабан. В 1888 году француз Эмиль Рейно создал "Оптический театр", представлявший собой аппарат для проекции непрерывно движущихся персонажей. Он имел следующее устройство. Персонажи были нарисованы на пленке. Демонстратор вращал барабан с помощью двух ручек. Изображения на пленке проходило мимо фонаря и проецировалось на наклонное зеркало, которое уже отражало его на просвечивающийся экран в театральном зале. Другой аппарат одновременно проецировал на экран рисованную декорацию, на фоне которой появлялись персонажи с изменяющимися позами, нарисованные на ленте. Длительность сеанса составляла от 15 до 20 минут.

"Оптический театр" Рейно демонстрировал уже не просто движение. Его герои разыгрывали пантомимы и сценки. Самая длинная его пленка длиной 36 м содержала 500 изображений, прокручивавшихся в течение 15 минут Комедия Рейно "Вокруг кабины", созданная в 1894 году, выдержала 10 тысяч сеансов, что говорит об огромном интересе современников к этому изобретению, которое можно считать прообразом современной мультипликации.

Итак, к концу 80-х годов XIX века техника проецирования изображений достигла больших успехов в передаче движения. Однако показать изображение было проще, чем запечатлеть его. Теперь посмотрим, какие достижения имелись в этой второй области.

Впервые идею кинематографа развил Томас Дю Мон, который в 1859 году получил патент на многообъективную камеру, предназначенную для съемки отдельных фаз движения. Давая описание действия своего скоростного (или, как стали говорить позже, хронофотографического) аппарата, Дю Мон показал очень тонкое понимание сути происходящего процесса. Главная идея его конструкции заключалась в следующем: 12 светочувствительных пластин, прикрепленных к бесконечной ленте, последовательно проходили позади объектива, останавливаясь перед ним на очень короткое время. Одновременно с остановкой ленты затвор открывался и пропускал свет на фотографическую пластинку (задача затвора — открывать и закрывать окошечко объектива, оставляя его открытым лишь строго определенное время). Механизм ленты был связан с затвором, так что остановка пленки и открывание затвора совпадали с математической точностью.

Увы, в действительности аппарат Дю Мона далеко не соответствовал своему описанию и снимать им движение было совершенно невозможно. Но, несмотря на это, Дю Мона справедливо считают одним из предтеч кинематографа — соображения, высказанные в его патенте, были очень глубоки, и он совершенно правильно описал принцип действия киносъемочного аппарата будущего. Однако для того чтобы его камера стала реальностью, Дю Мону не хватало по крайней мере четырех вещей. Прежде всего, светочувствительность современных ему фотопластинок была явно недостаточной для скоростной съемки. Для получения хороших качественных снимков их надо было подвергать действию света в течение нескольких секунд, в то время как при съемке движения выдержка (то есть время, которое пластинка находится под воздействием света) должна была исчисляться десятыми и сотыми долями секунды. Во-вторых, не было еще такого совершенно необходимого для хронофотографической съемки устройства, как моментальный автоматический затвор, который позволил бы делать снимки с очень короткой выдержкой (пока выдержка исчислялась секундами, открывать и закрывать объектив можно было вручную, но при съемке со скоростью 12–14 кадров в секунду это совершенно невозможно). В третьих, сам способ съемки на фотопластинках явно не подходил для хронофотографии; необходим был новый носитель для светочувствительного слоя — фотопленка, которую можно было проматывать с необходимой скоростью. И, наконец, еще не был изобретен сам механизм движения этой пленки. Из описания Дю Мона видно, что пленка должна была не просто проходить позади объектива (что было бы несложно устроить), но делать короткие моментальные остановки, причем в строго определенное время, то есть двигаться скачкообразно. Изобретение этого скачкового механизма оказалось одной из самых трудных задач в истории создания кинематографа.

В последующие десятилетия все перечисленные проблемы были разрешены одна задругой. Ричард Мэддокс в 1871 году разработал сухобромжелатиновый фотографический процесс (усовершенствовав его в 1878 году), который давал возможность сократить выдержку при съемке до 1/200 секунды. Это открытие позволило приступить к фотографированию движения. Считается, что начало хронофотографии положили опыты американского фотографа Эдуарда Мюйбриджа. Поводом для этого послужила история одного пари. В 1872 году миллионер Стенфорд, большой любитель и знаток лошадей, поспорил со своими друзьями, которые не верили, что скаковая лошадь во время своего движения поднимает все четыре ноги. Чтобы уверить их в обратном, Стенфорд пригласил Мюйбриджа и поручил ему заснять все фазы движения лошади. Задача была далеко не простая. Чтобы исполнить поручение, Мюйбридж установил вдоль скаковой дорожки несколько фотокамер, затворы которых соединил с протянутыми поперек дорожки нитками. Пробегая мимо камеры, лошадь рвала нитки и делала снимок. В результате многих опытов Мюйбриджу удалось получить несколько удачных фотографий, на которых были сняты отдельные фазы движения лошади. Между прочим, оказалось, что Стенфорд совершенно прав — лошадь действительно при переходе в галоп отталкивалась от земли всеми ногами и как бы взлетала в воздух. Миллионер выиграл свое пари, а Мюйбридж продолжил начатое дело и вскоре прославился на весь мир своими замечательными снимками движущихся объектов. Позднее, сделав соответствующий подбор, Мюйбридж наклеивал фотографии на стробоскоп, вращая который можно было наблюдать, например, акробата, делающего прыжок через голову, бег оленя, скачку лошадей и тому подобные сюжеты.

Таковы были первые шаги моментальной фотографии. Несовершенство техники создавало для любителей этого вида фотоискусства множество затруднений, ведь снять само движение было нельзя. Тогдашние фотоаппараты давали возможность снимать только тот предмет, который находился непосредственно перед объективом, то есть двигавшийся по известной линии. Только в этом случае можно было расставить вдоль этой линии несколько фотокамер, как это делал Мюйбридж, использовавший иногда до нескольких десятков фотоаппаратов. Это обстоятельство чрезвычайно сужало возможности хронофотографии В 1882 году французский физиолог Этьен Марей, изучавший полет птиц и насекомых, придумал, как выйти из этого затруднения: он создал специальное фотографическое ружье, позволявшее со значительной быстротой снимать отдельные последовательные фазы непрерывного движения. В ружье помещался передвигающий механизм, похожий на часовой. При нажимании курка механизм начинал вращать пластинку, на которой за секунду делалось 12 снимков. Таким образом Марей снимал полет птиц. Он был первым, кто разрешил проблему запечатления движения одним аппаратом.

Съемка на пластинку была сложным и трудоемким делом. Поэтому крупным событием в истории фотографии и значительным шагом на пути к созданию кинематографа стало изобретение фотопленки. Еще в 1877 году выдающийся польский фотограф Лев Варнерке (большая часть его жизни прошла в России и Англии) изобрел первый в мире роликовый фотоаппарат с бромсеребряной коллоидной бумажной лентой. В 1886 году французский фотограф Огюстин Пренс собрал хронофотографический аппарат с 16-ю объективами, приспособленный для съемки последовательных фаз движения. Здесь впервые в истории хронофотографии была применена светочувствительная бумажная лента, которая наматывалась на барабан точно так же, как это было в фотоаппарате с роликами, проходила позади объектива и наматывалась на другой барабан. 16 объективов располагались в четыре ряда, и каждый имел свой затвор. Пренсу также удалось осуществить проецирование заснятого изображения на экран. (В главе, посвященной фотографии, был подробно описан процесс получения позитивов и негативов, поэтому здесь мы не будем останавливаться на нем. Отметим только, что ленты для хронофотографических аппаратов (как позже и для киноаппаратов) приготовлялись точно так же, как в обыкновенной фотографии, то есть сначала получали негатив (изображение с обратным расположением света и тени), а потом с него на другую ленту печатали позитив. Но из-за того, что лента имеет большую длину, сама технология обработки довольно сильно отличалась от обычной фотографии.) Пренс был первым, кто воплотил в жизнь идею кинематографа — он мог не только снимать движение, но и проецировать его на экран. Но вся его аппаратура была еще очень примитивной. Проекционный аппарат имел тоже 16 объективов. Для перематывания ленты Пренс придумал прорезать по ее краю специальные отверстия — перфорации, в которые попадали зубчики колеса лентопротяжного механизма. Однако бумага, как уже говорилось прежде, из-за своей грубой непрозрачной структуры была неподходящим материалом для фотографии. К тому же при перемотке она часто рвалась. Для фотопленки нужен был гибкий, прочный и в то же время совершенно прозрачный материал. Именно такими свойствами обладал целлулоид — одна из первых в истории пластмасс, синтезированная в 1868 году американским химиком Хайетом. В 1884 году Джон Карбут стал изготовлять целлулоидные фотопластинки, а с 1889 года Джордж Истмэн стал применять в фотоаппаратах гибкую целлулоидную фотопленку.

После этого хронофотография стала развиваться быстрыми темпами. В 1888 году немецкий фотограф Оттомар Аншютц изобрел моментальный шторный затвор, который мог снимать с выдержкой до одной тысячной секунды. Введение в практику этого затвора чрезвычайно облегчило скоростную съемку. Теперь не было необходимости создавать сложные камеры с 12–16 объективами, а можно было обойтись только одним. В 1888 году Пренс получил английский патент на аппарат с одним объективом и бумажной лентой (он вскоре заменил ее целлулоидной). Этот аппарат делал от 10 до 12 изображений в секунду. В том же году Марей отказался от подвижной жесткой пластинки и стал использовать длинную бумажную ленту со светочувствительным слоем, позволявшую снимать отдельные медленные движения. В 1889 году Пренс создал проекционный аппарат с одним объективом и дуговой лампой. Итак, в конце 80-х годов почти все трудности, стоявшие в свое время перед Дю Моном, были благополучно разрешены. Оставалась последняя — создание скачкового механизма, поскольку равномерное движение ленты при съемке не давало качественного изображения движения.

Первый в истории примитивный скачковый механизм был придуман в Англии. Английский фотограф Уильям Фризе-Грин работал над той же проблемой, что Марей и Пренс. Подобно им он сначала применял бумажную светочувствительную ленту, которую снабжал по краям перфорацией. Так как бумажная лента рвалась, то в своем хронофотографическом аппарате в 1889 году Фризе-Грин впервые применил недавно появившуюся перфорированную целлулоидную пленку. Тогда же он включил в конструкцию аппарата скачковый механизм.

Пленка у Фризе-Грина поступала с подающего барабана на приемный. Последний, с помощью рукоятки, вращаемой рукой, приводился в непрерывное движение. Плечо, несущее вращающийся ролик, получало движение посредством спирального кулачка и принимало положение, показанное пунктирными линиями; при своем движении оно тянуло вниз пленку, которая затем оставалась неподвижной, пока ролик отходил под действием пружины. Одновременно с отходом плеча затвор открывался посредством такого же спирального кулачка. Последний был сконструирован на валу, приводимом в движение рукой. Каждый оборот, таким образом, экспонировал отдельный кадр пленки. Уже в 1889 году Фризе-Грин снял в Гайд-парке свой первый фильм и продемонстрировал его на фотографическом съезде в Таунн-холле. В 1890 году состоялась публичная демонстрация его фильмов в Королевском фотографическом обществе. Съемочная камера Фризе-Грина с перфорированной целлулоидной лентой имела все элементы кинематографа, кроме технически совершенного скачкового механизма прерывистого движения пленки. Однако его аппараты были очень сложны и в этом виде не могли получить широкого распространения. Более того, за пределами Англии о его изобретении почти ничего не было известно.

В середине 90-х годов сразу несколько изобретателей приблизились к созданию кинематографа. В 1893 году создал свой кинетоскоп Эдисон. Этот прибор представлял собой ящик с окуляром, через который смотрел зритель. В окуляр было видно матовое стекло, на которое снизу проецировалось заснятое на пленку изображение. В том же году Эдисон организовал свою студию, в которой были сняты первые на американском континенте фильмы — коротенькие, на 20–30 секунд демонстрации. Длина ленты не превышала 15 м. В этой студии снимались известные танцовщицы, акробаты и дрессированные животные. В апреле 1894 года в Нью-Йорке на Бродвее был открыт первый салон кинетоскопов. Заплатив 25 центов за вход, зрители шли вдоль ряда кинетоскопов и смотрели в окуляры, а служащий включал кинетоскопы один за другим. Вскоре Эдисон сделал кинетоскоп автоматическим — автомат начинал действовать после опускания в щель монеты достоинством в 5 центов. Без сомнения, кинетоскоп являлся выдающимся техническим достижением. Но все же это еще не был кинематограф. Скачкового механизма он не имел. Между тем главной частью кинематографа, "сердцем" киносъемочного и кинопроекционного аппарата являлся именно скачковый механизм для быстрой, прерывистой смены изображений. Изобретение совершенного скачкового механизма, который позволил с установленной частотой осуществлять одновременно быстрое прерывистое передвижение отдельных подвижных изображений и их мгновенную остановку, стало тем событием, которое и ознаменовало рождение кинематографа.

В 1893 году Марей создал новый хронофотографический аппарат с целлулоидной пленкой. Пленка здесь двигалась прерывисто, делая мгновенные остановки с частотой 20 отдельных снимков в секунду. Однако механизм прерывистого движения был крайне примитивным. Он состоял из электромагнита и прижимных валиков. В момент срабатывания затвора валик притягивался и останавливал пленку. Действие этого механизма было очень грубым, поэтому аппарат Муррея нельзя считать технически удовлетворительным. Тем не менее в том же году Марей снял несколько замечательных фильмов о движении живых существ.

В 1894 году Жорж Демени создал первый совершенный киноаппарат со скачковым механизмом. Этот скачковый механизм представлял собой диск с "пальцем", вращающимся по часовой стрелке.

В 1895 году свой кинопроектор и киноаппарат запатентовали братья Огюст и Луи Люмьеры, применившие в качестве скачкового механизма грейфер ("вилку"). Летом и осенью того же года они сняли десять коротких фильмов по 16 м, которые явились основой для коммерческих сеансов конца 1895 – начала 1896 годов. В декабре 1895 года был открыт первый кинотеатр в подвале "Гран-кафе" на бульваре Капуцинов в Париже. Если судить строго фактически, то грейфер — это единственное оригинальное изобретение Люмьеров, притом не самое удачное (уже в 1896 году грейфер был заменен другим, более совершенным скачковым механизмом — мальтийским крестом). Однако именно на их аппарат выпала самая громкая слава. В течение первой половины 1896 года кинематограф Люмьеров демонстрировался во всех европейских столицах и имел колоссальный успех.

В апреле 1896 года Виктор Контенсуза и Бюнцли первыми применили в киноаппаратах четырехлопастный мальтийский крест — тот тип скачкового механизма, который преобладает в современных киноаппаратах.

Контенсуза имел небольшое предприятие в Париже и был опытным механиком. Он сконструировал несколько киноаппаратов для знаменитой кинофирмы "Патэ". Четырехлопастная мальтийская система состоит из ведущего диска, который имеет один палец (эксцентрик), и ведомого диска, снабженного четырьмя прорезями. При движении палец ведущего диска входит в прорезь ведомого диска и поворачивает его на 90 градусов. При этом зубчатый барабан поворачивается на 1/4 оборота. Ведомый диск за время одного оборота делает четыре остановки, причем продолжительность остановки в три раза больше времени движения. Четырехлопастный крест связан со скачковым зубчатым барабаном, передвигающим пленку. Стояние кадра определяется временем, необходимым для поворота ведущего диска на 270 градусов. После этого палец снова входит в следующую прорезь четырехлопастного креста и снова поворачивает его на 1/4 оборота. Таким образом происходит прерывистое движение пленки.

С самого своего появления кинематограф приобрел огромную популярность. Сравнительная дешевизна билетов и стремительный рост сети кинотеатров выдвинули его на первое место среди всех общедоступных развлечений. Ранний кинематограф был еще весьма несовершенным: картины сильно мигали, изображение прыгало по экрану, часто оно было довольно темно, но все же публика приходила от этих фильмов в восторг и валом валила в кинотеатры. Коммерческий успех нового изобретения превзошел все ожидания. (Капитал одной из первых кинофирм "Патэ" всего за 14 лет вырос в 30 раз — с 1 млн до 30 млн франков.)