دوربین‌هایی سوار بر آسمان

در سال‌های اخیر تغییراتی که در روند شکل‌گیری و کار وسایل استودیو‌های فیلمبرداری وجود داشته است با ورود سیستم‌های دیجیتال به کلی تغییر کرده است و بسیاری از انواع قدیم دیگر حتی در کتاب‌ها هم یافت نمی‌شوند و جایی جز موزه برای آنها متصور نیست. یکی از تغییرات عمده در حال حاضر شامل وسایل فیلمبرداری است یعنی ابعاد اثر‌گذاری دیجیتال شدن از خود دوربین فراتر رفته است و می‌تواند محیط فیلمبرداری را نیز تحت تاثیر قرار دهد.

یکی از عمده‌ترین تاثیرات این تغییر بر فیلمبرداری‌های حرکتی و غیرثابت است. فیلمبرداری‌های غیر ثابت همیشه با یک چالش بسیار عمده مواجه بوده اند و آن این‌که دوربین باید در یک خط افقی یا عمودی بسیار منظم حرکت کند که این یکی از وقت‌گیرترین کارها در سر صحنه است. از معایب وقت‌گیر بودن این کار که بگذریم سختی و معایب این کار برای گرفتن یک تصویر در فضای باز نمی‌توانیم بگذریم چرا که هزینه وقت هدر شده برای تراز کردن چند مرتبه از این ریل گاه هزینه فیلم‌ها را چند برابر می‌کند.

برخی از رویدادها نیز به خودی خود دارای هیجان و حرکت نیستند مانند داخل یک مسجد یا کلیسا، برخی مکان‌ها نیز بیش از حد هیجان و حرکت دارند و امکان قرار دادن دوربین در داخل صحنه وجود ندارد مانند زمین بازی و مسابقه یا داخل استخر.

اما راه حل این مشکلات چیست؟ پاسخ این مساله نیز آمیخته با فناوری اطلاعات است. یعنی سیستمی که می‌تواند با نرم افزار و سخت افزار خاص خود ماشین افزاری را اداره کند که برای هر موقعیتی راه حلی دارد از جمله سیستم‌های تصویربرداری.

اولین امکان برای کم کردن خطای دوربین‌های حرکتی Steadicam‌ها (استیدی‌کم) بودند. این دوربین‌ها که همراه با جلیقه‌ای بر تن تصویر بردار سوار می‌شوند و امکان حرکت را به فیلمبردار می‌دهند و موقعیت تصویر را ثابت نگه می‌دارند. با این کار دوربین در سطح افقی معلق می‌ماند، اما نیاز به حرکت در جهات بالا و پایین و یا حرکت به جلو هنوز رفع نشده بود که نسل بعدی این دوربین‌ها وارد بازار شد.

اسکای‌کم (Skycam) یک دوربین فیلمبرداری است که به وسیله کنترل رایانه‌ای، متعادل و معلق می‌شود. این سامانه مشابه استیدی‌کم بوده با این تفاوت که امکان مانور سه بعدی را در یک فضای باز مانند استادیوم را داراست. اسکای‌کم توسط سامانه کشش کابلی هدایت می‌شود. سامانه مذکور تصاویر مورد نیاز را از زوایای مختلف برای تماشاگران تأمین می‌کند.

این دوربین‌ها در حقیقت سیستمی هستند که نه بخاطر دوربین بودنش بلکه بخاطر نوع سیستم مدیریتش می‌تواند به فناوری اطلاعات مربوط شود. این سیستم دوربین را قادر می‌سازد در بیش از یک منطقه از پیش تعیین شده در جهات عمودی و افقی حرکت کند، استفاده معمول این سیستم در حالت سه بعدی در زمین بازی و یک رویداد ورزشی مانند فوتبال یا یک زمین تنیس است.

نام دوربین عنکبوتی که ترجمه Spidercam است در حقیقت یک نام تجاری بوده و هم‌اکنون به عنوان نام تجاری ثبت است.

نوع حرکت این دوربین‌ها درست مانند عروسک‌های خیمه شب بازی است که عروسک‌گردان با استفاده از تجربه و طبق نمایشنامه با شل و سفت کردن طناب‌ها عروسک را در صحنه می‌گرداند. دوربین‌های عنکبوتی با 4 کابل از جنس کامپوزیت و فولادهای مخصوص کابل‌های کششی در یک نقطه ثابت می‌شوند. هر کابل در یک گیره به یک موتور مجزا متصل است که آن گیره نیز از رایانه کنترل‌کننده مرکزی فرمان می‌گیرد.

این دوربین‌ها به جهت فاصله زیاد نوع حرکتشان از سیستم‌های بی‌سیم کمتر استفاده می‌کنند و از طرفی حجم اطلاعات ارسالی آنها بسیار بالاست و سیستم‌های بی‌سیم معمولا کیفیت لازم را در این مواقع ندارد و از جهتی کابل‌های انتقال تصویر نمی‌تواند در این محیط‌ها جوابگوی انعطاف لازم باشند و خود این کابل‌ها معمولا برای ارسال سیگنال تصویری بسیار سنگین وزن هستند که نمونه آنها کابل‌های HDMI است. این سیستم‌ها از طریق فیبر نوری به رایانه مرکزی متصل می‌شوند و سیستم پردازنده مرکزی نیز برای تبادل دوگانه با این رابط بهسازی می‌شود.

دوربین‌های عنکبوتی مانند هلیکوپتر حرکت میکنند و برای همین اپراتور آن باید مانند خلبان باشد و در لحظه بتواند تصمیم بگیرد. معمولا اپراتور این دوربین‌ها دوره‌های تصویربرداری، کارگردانی و حتی دوره‌های هنری را نیز طی می‌کنند.

در سال 2000 کار توسعه ایده اولیه تغییر موقعیت دوربین با شروع دیجیتالی شدن دوربین‌های فیلمبرداری آغاز شد. در آن زمان جنز سی پیترز، بنیانگذار شرکت اتریشی CCSytems، توسعه سیستم دوربین‌های Spidercam را آغاز کرد. این سیستم‌ها عموما یک هدف داشتند و آن این‌که سیستمی بسازند تا با آن بتوان دوربین را در جهات مختلف با امنیت بالا به کار گرفت. آزمایش موفق اولیه سیستم در سال 2003 در محل سالن بزرگ در کرنتیا (Carinthia) اتریش رویداد و تا 4 سال بعد نمونه‌های آن تکمیل تر شد و در سال 2004 این سیستم برای اولین بار در تلویزیون اتریش استفاده شد و در همان سال، پیتر با شرکت آلمانی (PMT (Professional Motion Technology در پروژه خانه‌ای اجاره‌ای همکاری کرد. پس از تغییراتی در دوربین‌ها او با الهام از تجربیات PMT دوربین‌هایی را وارد بازار کرد تا در رویدادهای زنده تلویزیونی مورد استفاده قرار بگیرد. استفاده‌های اولیه این وسیله در جاهایی مانند موارد زیر بود:

کنسرت ( کایلی مینوگ )در استرالیا،( رابی ویلیامز) در بریتانیا و (پلیس) در آرژانتین.

برنامه‌های تلویزیونی مانند مسابقه آواز ( یوروویژن) در یونان و فنلاند.

رویدادهای ورزشی بزرگ مانند جام جهانی شنا در مجارستان، گاوبازی در مکزیک و اسپانیا موسسه‌های توسعه‌دهنده دوربین‌های عنکبوتی در سال 2007 به شریکهای جدید پیوستند. شرکت PMT و Herbert Neff و شرکت پیتر در یک همکاری توانستند به ابعاد تجاری جدید دست یابند. اما تجاری شدن از کیفیت کار آنها نکاست و این کیفیت روز به روز رشد کرد تا جایی که این شرکت‌ها نسل بعدی این دوربین‌ها را با نام spidercam MkII در دست ساخت دارند.

جاستین راتنر مدیر ارشد فناوری‌های شرکت اینتل در نشست سالانه تولید‌کنندگان این شرکت در سانفرانسیسکو یک اتصال تشدید‌کننده انرژی بی‌سیم (Wireless Energy Resonant Link) را به نمایش درآورد. در حقیقت اینتل اولین سیستم انتقال برق بی‌سیم را به نمایش گذاشت. مهم‌تر این‌که برق بدون این‌که اثرگذاشتن بر چیز یا کسی که میان واحدهای فرستنده و گیرنده قرار گرفته باشد، انتقال پیدا می‌کرد.

وی گفته است: ثابت شده است که بدن انسان تحت تاثیر میدان‌های مغناطیسی قرار نمی‌گیرد، اما میدان‌های الکتریکی بر آن تاثیر می‌گذارند. بنابراین ما برق را با استفاده از میدان‌ مغناطیسی انتقال می‌دهیم و نه میدان الکتریکی.

با این‌که سیستم فعلی دارای رده انتقال انرژی پایین است اما این ارتقا یافتن آن می‌تواند سیستم انتقال به این دوربین‌ها را نیز تغییر دهد و البته در بسیاری سیستم‌های دیگر نیز تغییرات زیادی حاصل خواهد شد.

نگهدارندگی این دوربین‌ها بر اساس قاعده ژیرو ـ استاتیکی بنا شده است و این کابل‌ها به یک ژیرو استابیلازر (تثبیت کننده) مجهزند که در هر لحظه موقعیت دوربین را محاسبه و فرامین لازم برای حرکت دوربین در جهت دلخواه را به موتورها می‌دهد، این فرامین و تصویری که دوربین دریافت می‌کند به طور همزمان از طریق فیبر نوری که در داخل کابل‌های کولار تعبیه شده است، انتقال می‌یابد.

ژیروسکوپ وسیله‌ای برای اندازه‌گیری یا حفظ جهت می‌باشد که از اصل بقای تکانه زاویه‌ای استفاده می‌کند. یک ژیروسکوپ مکانیکی همیشه یک چرخ یا دیسک چرخنده با محور آزاد دارد که می‌تواند در هر جهتی بایستد. این جهتگیری بسیار کمتر بر اثر گشتاور خارجی تغییر می‌کند که این به دلیل زاویه‌ای بزرگ خود به همراه نرخ زیاد چرخش آن است. چون گشتاور خارجی توسط نگاه داشتن وسیله در یک حلقه کمینه می‌شود جهت آن تقریبا ثابت می‌ماند، صرفنظر از این‌که سطحی که وسیله روی آن قرار گرفته چقدر حرکت می‌کند. ژیروسکوپ‌های با تکنولوژی حالت جامد هم وجود دارند مانند ژیروسکوپ‌های حلقه لیزری.

کاربردهای ژیروسکوپ شامل هدایت وقتی که قطب‌های مغناطیسی کار نمی‌کنند (مانند تسکوپ‌های فضایی) یا به اندازه کافی دقیق نیستند (مثل ICBM) یا برای پایدارسازی ماشین‌های پرنده مثل هلیکوپترهای هدایت شونده توسط رادیو یا UAVها می‌باشد. به دلیل دقت بالاتر، ژیروسکوپ‌ها همچنین در حفظ جهت در معدن کاری تونل‌ها هم به کار می‌روند.

بسیاری از وسایل چرخنده دیگر مانند چرخ و فلک flywheel هم رفتار ژیروسکوپی دارند اگرچه خاصیت ژیروسکوپ آنها مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

معادله اساسی که رفتار یک ژیروسکوپ را توصیف می‌کند به صورت زیر است:

که در آن ?،Lبه ترتیب ممنتوم زاویه‌ای و گشتاور ژیروسکوپ، I ممان اینرسی، بردار ?سرعت زاویه‌ای و ?شتاب زاویه‌ای آن است. از این رابطه نتیجه می‌شود که گشتاور? که عمود بر محور چرخش و بنابراین عمود بر L وارو شود منجر به چرخشی در راستای محوری عمود بر ?و Lمی شود. این حرکت precession نام دارد. سرعت زاویه‌ای ?P هم توسط ضرب خارجی زیر داده می‌شود:

دوربین‌های عنکبوتی لزوما سه بعدی حرکت نمی‌کنند و می‌توانند تنها برای حرکت در دو بعد نیز به‌کار روند. برای این کار تنها به دو کابل متصل خواهند بود و در ارتفاع و عرض حرکت می‌کنند. دوربین‌های مراقبتی یا داخل استودیو یا آتلیه‌های عکاسی می‌توانند از این سیستم بهره ببرند. نمونه‌های استفاده‌شده از این دوربین‌ها در مکان‌ها و کاربردهای مختلف:

بوندسلیگا ـ لیگ فوتبال آلمان ـ مونیخ و برلین

مسابقات سری آ ـ لیگ فوتبال ایتالیا ـ میلان

لیگ قهرمانان انگلستان

لیگ بوکس آلمان

فینال مسابقات قهرمانی آتن ـ یونان

مسابقات پرش اسب ـ آلمان

جشنواره موسیقی فولک ـ چین

جشن سال نو ـ ورشو

جشن سبحا ـ لیبی

برنامه تلویزیونی «آکادمی ستارگان» فرانسه

جشنواره موسیقی هلند ـ هلند

جشنواره موسیقی فولک ـ چین

لیگ قهرمانان ـ مسکو ـ روسیه

مسابقات سری آ ـ لیگ فوتبال ایتالیا ـ میلان

مسابقات گاو بازی مکزیک

مسابقات قهرمانی ـ انگلیس

برنامه تلویزیونی استعداد‌ها ـ آلمان

مسابقات شترسواری ـ دوحه قطر

کریسمس در اروپا ـ ایتالیا

کنسرت گروه U2 ـ آمریکا

مسابقات اتومبیلرانی ـ پکن ـ چین

لیگ فوتبال UAE ـ ابوظبی ـ دبی

جشنواره بهاره چین ـ پکن

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

المپیک زمستانی ـ ونکوور ـ کانادا

مسابقات صحرانوردی ـ دوحه ـ قطر

جدای از آمار بالا در 123 کنسرت، فیلم و برنامه‌سازی دیگر از این سیستم‌ها استفاده شده است. جالب توجه آن‌که این سیستم‌ها برای هالیوود و استودیوهای فیلمسازی جداگانه ساخته و نصب شده‌اند که در آمارها نمی‌آیند.

سعید نوری آزاد