Per prima cosa gli scienziati dovettero comprendere che l'occhio umano riesce a percepire come movimento continuo una serie di immagini fisse, leggermente diverse tra loro, che gli vengono proiettate in rapida successione, ad una velocità di almeno 16 fotogrammi al secondo (fenomeno della persistenza della immagini sulla retina). Strumenti ottici come il fenachitoscopio(1832) o lo zootropio (1833) potevano restituire l'illusione di un movimento continuo proprio basandosi su questo principio: le immagini venivano disegnate su dei rulli scorrevoli azionabili girando una manovella; attraverso un piccolo foro lo spettatore poteva vedere le immagini scorrere e ricevere l'impressione di un movimento continuo. Questi strumenti, utili alla ricerca scientifica, divennero popolari come giocattoli, oggetti capaci di suscitare curiosità e stupore, quegli stessi sentimenti che avrebbero attratto il pubblico nei primi spettacoli cinematografici. Per questa ragione, il cinema delle origini è noto anche come cinema delle attrazioni.
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Un altro requisito fondamentale per la nascita del cinema fu la possibilità di usare la fotografia per riprendere le immagini in successione. Il tempo di esposizione doveva essere molto breve per consentire di scattare almeno sedici fotografie al secondo. Le immagini dovevano inoltre poter essere proiettate alla stessa velocità. Era dunque necessario che potessero venire fissate su supporti flessibili che ne consentissero il rapido scorrere nel proiettore. L'immagine sottostante mostra la più antica foto pervenutaci di Joseph Niéce, pioniere della fotografia. Venne fissata su una lamina metallica e fu necessaria un'esposizione di circa otto ore per realizzarla.
Nel 1888 George Eastman ideò un apparecchio fotografico, che chiamò Kodak, capace di impressionava rulli di carta sensibile. L'anno successivo mise in commercio rulli di celluloide trasparente, compiendo un importante passo in avanti verso la nascita del cinema. Ma una pellicola, lasciata scorrere ininterrottamente all'interno di una macchina da presa o di un proiettore, avrebbe creato un'immagine confusa. C'era perciò bisogno di escogitare un dispositivo che la facesse avanzare ad intermittenza. La macchina da cucire o il tamburo della rivoltella potevano servire da modello. Senza questi presupposti tecnici e scientifici il cinema non avrebbe potuto essere inventato.
Oggi consideriamo il cinema come una forma d'arte, ma coloro che per primi si interessarono alla possibilità di registrare e riprodurre il movimento non furono personalità del mondo artistico. Tra i precursori della nascita del cinema troviamo infatti esponenti del mondo scientifico come Eadweard Muybridge o Étienne Jules Marey.
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Il primo riuscì a fotografare le varie fasi della corsa di un cavallo servendosi di dodici macchine fotografiche posizionate lungo il percorso compiuto dall'animale. Muybridge continuò ad utilizzare e perfezionare la sua tecnica per lo studio del movimento umano ed animale. Nel 1878 creò lozooprassinoscopio, un primo rudimentale proiettore, che funzionava tramite dei dischi rotanti sui quali erano impressi disegni ricavati dalle sue fotografie. Le sue sequenze fotografiche possono essere montate e riprodotte come fossero dei filmati, così in questo esempio | ►|, ma Muybridge non realizzò mai dei film. I risultati delle sue ricerche scentifiche sono raccolti nell'opera Animal locomotion. An electro-photographic investigation of consecutive phases of animal movements (1872-1885).
Anche Étienne-Jules Marey si interessò allo studio del movimento animale e costruì, nel 1882, ilfucile fotografico, uno strumento capace di impressionare dodici fotogrammi in un secondo sfruttando un maccanismo del tutto simile a quello di una comune rivoltella (in inglese, il verbo to shoot ha ancora oggi il duplice significato di sparare ed effettuare una ripresa cinematografica).Marey fu il primo a usare un meccanismo ad intermittenza per impressionare la pellicola fotografica e a lui si deve il più antico filmato della storia del cinema: La vague (1891), realizzato con la sua invenzione.
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Una figura più isolata, ma ben più affascinante, è quella di Émile Reynaud, che nel 1876 aveva messo a punto il prassinoscopio, un'evoluzione dello zootropio. In questo strumento, infatti, le immagini venivano inevitabilmente distorte perché posizionate sulle pareti circolari del tamburo. Nelprassinoscopio di Reynaud le immagini non venivano visualizzate attraverso una fessura, ma riflesse all'esterno attraverso una serie di specchi, senza che avessero subìto alcuna deformazione. Ma la vera grande idea di Reynaud fu quella di applicare al prassinoscopio il più antico sistema di proiezione di immagini conosciuto: la lanterna magica.
Probabilmente importate dalla Cina e derivate dell'antico teatro d'ombre, le lanterne magicheerano note in Europa fin dal XVII secolo. Si componevano di una scatola chiusa al cui interno veniva posta una candela. La luce di questa filtrava attraverso un foro a cui era applicata una lente. Ponendo innanzi al foro un'immagine dipinta su vetro, la si poteva vedere proiettata ed ingrandita su uno schermo. Similmente alla lanterna magica funzionava lo strumento chiamato il mondo nuovo. La differenza era che qui le immagini non venivano proiettate all'esterno, ma lo spettatore doveva guardarle all'interno della scatola. Entrambi questi strumenti erano molto popolari anche nel XIX secolo, utilizzati per scopi didattici ma, sopratutto, per spettacoli di intrattenimento. La visione delle immagini veniva accompagnata dal commento di un imbonitore. Questa figura resterà presente anche nelle prime forme di spettacolo cinematografico, finché il cinema non avrà elaborato un linguaggio in grado di raccontare storie in maniera del tutto autonoma.
Ma torniamo a Reynaud che unendo il prassinoscopio alla lanterna magica aveva creato ilteatro ottico. Questo nuovo strumento era dotato di un sistema di nastri mobili che permettevano a delle lastre di vetro di scorrere innanzi alla luce del proiettore. Su queste lastre erano dipinti a mano, dallo stesso Reynaud, fondali e personaggi. La prima dimostrazione pubblica del teatro otticoavvenne nel 1892 presso il museo Grévin a Parigi.
Il teatro ottico riscosse enormi successi, almeno finché non fecero la loro comparsa nuovi e più pratici sistemi di ripresa e proiezione. Reynaud, disperato, distrusse tutti i suoi apparecchi. Dei suoi lavori non è stato possibile ricostruire altro che Pauvre Pierrot (1892) e Autour d'un cabine(1894) | ►|. Reynaud merita, però, un posto di prim'ordine nella storia del cinema di animazionee Il suo teatro ottico ispirò lo spettacolo cinematografico ideato dai fratelli Lumiére.
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