В статье изложены некоторые сведения о лазерных устройствах зрелищного назначения с их типологизацией по используемым физическим принципам. Приводятся примеры собственных разработок автора.
Каждое новое техническое средство, осваиваемое искусством в качестве своего инструментария, после долгих поисков методом проб и ошибок открывает свою специфическую область применения, где его возможности раскрываются в полной мере и наиболее органично. Для света, излучаемого оптическими квантовыми генераторами (ОКГ) таковой художественной формой являются "лазериумы" - аудиовизуальные, светомузыкальные зрелища, проводимые обычно под искусственным "небосводом" планетариев [1,2]. Известны также попытки использования лазеров и в драматическом, музыкальном театре, но здесь его необычные свойства привлекаются обычно лишь в качестве своего рода "пряной приправы" к традиционной световой палитре, и эта экзотичность особенно активно эксплуатируется эстрадой и дискотекой, никогда не чурающихся эклектики [3-5].
В лазериуме же все целиком построено на максимальном выявлении возможностей излучения ОКГ. У СКБ "Прометей", которым я руковожу, уже давно установлены контакты с пионером "лазериумов", американским светомузыкантом, президентом фирмы "Laser Images Inс". Айваном Драйером (Ivan Dryer), имеется множество видеозаписей его лазерных программ и его коллег из разных стран, включая и лазериум в г.Будапешт (где автору удалось увидеть все это уже "живьем"). На основе знакомства с данным материалом и, прежде всего, на основе собственного опыта, на котором я буду особо акцентировать внимание, можно сделать следующие выводы.
Итак, на данный момент определилось три основных приема использования лазерного света в художественных целях (исключая голографию):
а) оперирование лазерными лучами в пространстве;
б) получение интерференционных картин на плоскости;
в) формирование контурных графических образов путем быстрого сканирования лазерным лучом по экрану.
Метод "а" основан на восприятии самого луча мощного лазера в запыленном (задымленном) воздухе. Используя многократное отражение тончайшего луча от зеркал - статических и подвижных, - можно строить своего рода динамическую световую архитектуру, с мгновенными трансформациями этих бесплотных лучевых конструкций - "паутина", "веер", "световой занавес", "конус", "стрелы", "полог", - получаемых с помощью вращающихся двусторонних зеркал, а также зеркальных шаров, цилиндрических призм, пирамид, скошенных вращающихся отражателей с меняющимся углом и т.д. Чаще всего получение этих лучевых образов сопряжено с периодическим прерыванием луча, т.е. с наличием своеобразного строб-эффекта, привлекательного порою уже само по себе. Без строб-эффекта подобные образы типа "веера" получаются при использовании дифракционных решеток, расщепляющих свет на несколько лучей (решетки с разным шагом, разным профилем нарезки, просветные и отражающие, статические и вращающиеся, совмещаемые друг с другом в разных комбинациях). Обязательным в лучевых установках является наличие быстродействующего коммутатора с набором поворотных полупрозрачных и отражающих зеркал, позволяющих добиться оптимального и разнообразного использования света одного лазера [6]. Лучевая архитектура естественна в сочетании с собственно архитектурой, что определяет использование этого метода не только в интерьере зрелищных залов (конкретно, планетариев, театров), но и под открытым небом (здесь необходимая мощность лазерного света измеряется уже десятками ватт).
Метод "б" основан на использовании "случайной фазовой модуляции", когда луч лазера, проходя через оптически неоднородную среду, преломляется в разных точках прохождения под разными углами, и результирующая интерференционная картина на экране меняется в контурах и фактуре в зависимости от любых изменений этой среды. В роли этой среды, прежде всего, могут выступать твердые прозрачные вещества (движущиеся пластины с неоднородной фактурой - обычно это круглые диски, помещенные во вращающуюся кассету) [7]. Имея набор подобных кассет, заряженных в револьверную головку (рис.1), можно исключить элемент "случайности" путем опытного подбора необходимых зрелищных эффектов. Иногда здесь используется и дополнительная линзовая оптика - микрообъективы для предварительной концентрации либо расширения светового поля. Иногда уже на выходе луча помещаются проекционные объективы (трансфокаторы), работающие в традиционном режиме. Возможно совмещение с подобными приемами формообразования и дифракционных решеток, помещенных в те же кассеты (для размножения изображения - см. рис.2), криволинейных отражателей или крупных движущихся линз (для запланированной деформации световых образов).
|
|
Рис. 1. Револьверная головка с вращающимися кассетами. В каждой кассете находятся формообразователи - диски из прозрачного материала. Этих дисков может быть два, они вращаются соосно в разном направлении. Вместо одного из формообразователей можно помещать дифракционную решетку |
|
|
Рис.2. Результат действия дифракционной решетки на
интерференционное изображение
|
Кроме твердых пластинок из прозрачного вещества, луч можно пропускать через тонкие слои стекающей жидкости либо через газы и пары. Остановимся подробнее на последнем приеме, испытанном в СКБ "Прометей" [8]. На рис. 3,а показано отражение лазерного луча от зеркала. Если это зеркало напылено на лавсановой пленке, под воздействием луча (нагревание и т.д.) пленка начинает прогибаться и, действуя как выгнутый отражатель, как линза, она раскидывает, размывает луч (рис. 3,б). Этим задается на экране общий контур и общая "волокнистая" фактура изображения. Но если лазер достаточно мощный (1 Вт и более), то от нагревания вначале начинает испаряться лавсан, а затем и сам металл покрытия. И отраженный луч теперь проходит через струящиеся пары, и это струение, эти оптические неоднородности раскаленного газа визуализируются в виде сложнейшей и тончайшей структуры "истечения", пронзительного "фонтанирования", "взрывов" внутри исходного образа. Если пленка неподвижна, то луч в конце концов прожигает пленку (рис. 3,в). Поэтому пленку нужно медленно перемещать (двигать, вращать) перед лучом. При этом плавно изменяется и само изображение и его фактурное заполнение. В итоге получаются фантастические картины, похожие на ожившие "галактики", "космические облака" и т.д. (рис.4,5), которые заметно меняются от скорости движения пленки, материала, из которого она сделана, и дополнительного покрытия (тонкий слой канифоли, вазелина, глицерина и т.д.).
|
|
|
Рис.3. Схематический рисунок, поясняющий получение лазерных световых эффектов с помощью зеркальной лавсановой пленки. |
 |
 |
|
Рис. 4-5. Световые эффекты, полученные с помощью прожигаемых зеркальных лавсановых пленок. |
||
На основе освоения этих приемов в СКБ "Прометей" сконструирован светоэффектный лазерный проектор (рис. 6). Зеркальные пленки вырезаются в виде диска и устанавливаются во вращающуюся обойму. Луч лазера при малых скоростях вращения пленки прожигает ее (см.снова рис. 2,в). И чтобы он не "пропадал зря", за первым диском помещен второй такой же диск, а если прожигается и эта вторая пленка, луч попадает на третий диск. Так как в точках прожигания световое отражение частично сохраняется, то от одного луча можно получать три самостоятельных световых изображения. Все эти обоймы с пленкой размещены на платформе, которая перемещается поступательно с очень малой скоростью. Таким образом в итоге луч прожигает на пленке спираль, чем достигается максимальное использование всей площади пленки. Изменяя скорость вращения пленки и движения несущей платформы, меняя углы наклона каждой обоймы, достигаем большого разнообразия световых эффектов на экране.
|
|
Рис.6. Светоэффектный лазерный проектор с тремя дисками
из зеркальной лавсановой пленки |
Получаемые всеми этими способами интерференционные картины, основанные на методе "б", используются в основном для создания фонов, на которые проецируются обычно рисунки лазерной графики (рис. 7).
|
|
|
Рис.7. Совмещение интерференционного метода с лазерной графикой. |
Для получения таких рисунков используется метод "в" . В простейшем виде его можно представить как действие электромеханического осциллографа, в котором вместо электронного луча используется тонкий луч лазера [9]. Развертка осуществляется парой небольших малоинерционных зеркальных отражателей (сканеров), колеблющихся с частотой несколько сот герц, либо иногда с помощью оптических дефлекторов (но у них намного меньше угол развертки). Наиболее очевидна при этом возможность генерирования фигур Лиссажу разной сложности, как и в обычном осциллографе. Нo при получении более сложных сигналов на входе сканера с помощью ПЭВМ, возможно воспроизведение на экране и других любых контурных рисунков (абстрактных и конкретных), которые, соответственно, могут быть оживлены методом мультипликации (рис. 8). Для оборудования рабочего места художника могут быть использованы различные способы ввода графической информации (от "мыши" до "светового пера"). Но основной запас рисунков в серийных устройствах для лазериумов обычно прилагается в виде соответствующих программ с возможностью их наращивания. Неотъемлемым элементом таких устройств является модулятор по яркости и дополнительный сканер, разворачивающий результирующее изображение с медленной скоростью (по любой траектории). Иногда, для орнаментального размножения рисунка, здесь также используются дифракционные решетки, одинарные или сдвоенные, статические либо вращающиеся (рис. 9). Модификацией данного метода является получение картин с телевизионной разверткой лазерного луча (для этого используются оптические дефлекторы). Но этот прием получения изображения малоэкономичен по световому выходу и поэтому в лазериумах обычно не используется. (См. о методе "в" подробнее в [10,11].)
 |
 |
||
|
Рис. 9. Размножение графического образа с помощью сдвоенных дифракционных решеток. |
|||
|
Рис. 8. Мультипликационный Микки-Маус, воспроизводимый в экспериментах
СКБ "Прометей" на фасаде небоскреба с расстояния 750 м (мощность
лазера 4 Вт).
|
|||
Первые "лазериумы", как известно, получили начало в США после официальной премьеры 19 ноября 1973 г. (Лос-Анжелес, Сан-Франциско, Майами, Денвер, Сент-Луис, Сиэтл, Сан-Диего, Нью-Йорк, Бостон и т.д.). Затем они открылись в Канаде (Торонто, 1975), Японии (Киото, 1976), Англии (Лондон, 1977), Венгрии (Будапешт, 1980) и в других странах. Кратковременная попытка превратить в "лазериум" Московский планетарий была предпринята в 1980 г. Серийной аппаратуры подобного назначения в государствах бывшего СССР пока не выпускается, в отличие от США, например, где их разработкой и тиражированием занимается не один десяток фирм [12-13].
Сейчас СКБ "Прометей" передает свои макеты и документацию по лазерному комплексу на один из казанских заводов, который планирует освоить серийный выпуск подобной аппаратуры для стран СНГ. Как бы ни сложилась ситуация с серийным выпуском, разработанные в СКБ "Прометей" лазерные устройства предполагается использовать в сферическом зале будущего аудиовизуального центра казанской консерватории [14].
Литература:
