miniatura|Projector cinematogràfic de 35mm en operació. miniatura|Bill Hammack explica com funciona el projector cinematogràfic. Un projector cinematogràfic és un opto-dispositiu mecànic emprat per mostrar pel·lícules projectant-les en una pantalla. La majoria dels elements òptics i mecànics, excepte la il·luminació i dispositius de so, són presents en les càmeres de cinema.
Història esquerra|miniatura|El cinematògraf Lumière en mode de projecció. miniatura|Simulacre d'un zoopraxiscopi girant. miniatura|Un projector primerenc i seients d'un cinema. El primer projector cinematogràfic va ser el Zoopraxiscopi, inventat pel fotògraf britànic Eadweard Muybridge el 1879. El zoopraxiscopi va projectar imatges des de discs de vidre rotatius en successió ràpida per a donar la impressió de moviment. Les imatges en stop-motion estaven inicialment pintades al vidre com a siluetes. Una segona sèrie de discos, feta el 1892–94, va utilitzar esbossos impresos als discs fotogràficament, i després colorejades a mà.
Kazimierz Prószyński (1875 – 1945), nascut a Varsòvia, Polònia, va ser un inventor polonès actiu en el camp del cinema. Va patentar la seva primera càmera cinematogràfica, anomenada Pleògraf (en polonès: Pleograf), abans dels germans Lumière, i després va anar millorant el projector de cinema per a la companyia Gaumont. També va inventar la càmera Aeroscopi, una càmera d'ús en mà àmpliament utilitzada.
Un projector més sofisticat va ser inventat pel francès Louis Le Prince mentre treballava a Leeds. El 1888 Le Prince va treure una patent d'un dispositiu de 16 lents que combinava una càmera amb un projector.
Els germans Lumière van inventar el primer projector cinematogràfic reeixit. Van fer la seva primera pel·lícula, Sortie de l'usine Lumière de Lyon, el 1894, que va ser projectada públicament a L'Eden, La Ciotat un any més tard. La primera projecció pública de pel·lícules va ser a París el 28 de desembre de 1895.Louis Lumière, The Lumière Cinematograph. In: El cinematògraf va ser també exposat a l'Exposició de París del 1900. A l'Exposició, es van projectar films fets pels Lumière en una gran pantalla que mesurava 16x21 metres.Cinematograph, Louis Lumière. “1936 the Lumière Cinematograph.” SMPTE Journal 105, no. 10 (October 1, 1996): 608–611.
Decadència dels projectors cinematogràfics El 1999, els projectors de cinema digital es van anar provant en diferents cinemes. En aquests projectors primerencs es projectava la pel·lícula, que estava emmagatzemada en un ordinador, i era enviada al projector electrònicament. A causa de la seva resolució relativament baixa (normalment només 2K) comparada als sistemes de cinema digital més novedosos, en aquell moment, les imatges tenien píxels bastant visibles. El 2006, amb l'adveniment d'una resolució molt més alta (4K) es va reduir els píxels. Els sistemes van anar fent-se més compactes amb el temps. El 2009, els cinemes van començar a reemplaçar projectors cinematogràfics pels projectors digitals. El 2013, es va calcular que el 92% de cinemes als Estats Units s'havien convertit a digital, amb un 8% encara projectant pel·lícula. Al 2015, nombrosos directors populars—incloent Quentin Tarantino i Christopher Nolan—van pressionar als grans estudis per a que es comprometessin a adquirir una quantitat mínima de pel·lícula de 35 mm de Kodak. La decisió va assegurar que la producció de pel·lícula de 35 mm de Kodak continués durant anys.
Tot i que normalment és molt més cara que els projectors cinematogràfics, els projectors digitals d'alta resolució ofereixen molts avantatges comparats amb els projectors tradicionals. Per exemple, els projectors digitals no contenen cap part mòbil excepte els ventiladors; pot ser operat de forma remota; és relativament compacte i no tenen pel·lícula que es pugui tencar, rascar o canviar de debana. També tenen un emmagatzematge i una distribució de contingut molt més fàcil, barat i fiable. Tota la distribució electrònica elimina els mitjans de comunicació físics. Hi ha també la possibilitat de projectar emissions en directe en els cinemes que estan equipats per a això.
Fisiologia El 1912, Max Wertheimer va descobrir el moviment beta i el fenomen fi. Aquests consisteixen en que el cervell constitueix una experiència del moviment aparent quan se li presenta una seqüència d'imatges seguides quietes i idèntiques. Aquesta teoria rendeix comptes a la il·lusió de moviment resultant quan una sèrie d'imatges es mostren en successió ràpida, més que la percepció de les imatges individuals de la sèrie.
La persistència de visió s'hauria de comparar amb els fenòmens de moviment beta i moviment fi. Una part important en entendre aquests fenòmens de percepció visual és que l'ull humà no és una càmera; no hi ha cap índex de fotogrames per segon en l'ull o el cervell. En comptes d'això, el sistema de l'ull i el cervell té una combinació de detectors de moviment, de detall i de patró; les sortides dels quals són combinades per a crear l'experiència visual.
La freqüència en que el pampallugueig esdevé invisible s'anomena llindar de fusió de les pampallugues, i depén del nivell d'il·luminació. Generalment, l'índex de 16 fotogrames per segon és considerat com a la freqüència més baixa en que el moviment continu és percebudt pels éssers humans. Aquest llindar varia entre les difierents espècies; una proporció més alta de cèl·lules de vareta en la retina creen un nivell de llindar més alt. Això és un límit canviant, ja que l'ull i el cervell no tenen una taxa de captura fixa, així que els espectadors poden ser més o menys sensible en percebent freqüències de fotogrames.
És possible de veure l'espai negre entre fotogrames i el pas del finestró si es parpallegen ràpidament els ulls a una freqüència concreta. Si es fa prou ràpid, l'espectador serà capaç d'atrapar la imatge a l'atzar. Això no funcionarà ni amb les pantalles de tub de raig de càtode (ara obsoletes) a causa de la persistència dels fòsfors, ni amb els projectors lleugers LCD o DLP perquè canvien la imatge instantàniament sense intervals d'apagada.
Les pel·lícules mudes normalment no es projectaven a velocitats constants, sinó que es variava durant l'espectacle a la disposició del projecccionista, sovint amb algunes anotacions proposades pel distribuïdor. Quan el motor elèctric va suplantar la manivella en les càmeres i els projectors, es va fer possible una freqüència de fotogrames per segon més regular. Les velocitats van variar des d'aproximadament 18 f/s cap amunt (a vegades, fins i tot, a una velocitat més ràpida que les pel·lícules de so modernes (24 f/s).
La velocitat de 16 f/s, tot i que a vegades s'utilitzava com a velocitat de rodatge, no era recomanable per a la projecció a causa del risc de que les impressions a bsae de nitrats s'incendiessin en el projector. Un cas dels efectes potencials de devastació d'unes impressions incendiades apareix a Cinema Paradiso (1988. L'estot de pel·lícula de nitrat va ser reemplaçada per acetat de cel·lulosa el 1948.
El naixement de les pel·lícules sonores va crear una necessitat per un índex de reproducció estable per a impedir que el diàleg i la música canviessin de to i distraguessin al públic. Pràcticament, tots els projectors de les sales de cinema comercial projectaven a una velocitat constant de 24 f/s. Aquesta velocitat va ser escollida per raons tant financeres com tècniques. Una freqüència més alta produeix una millor fotografia, però costa més ja que l'estoc de pel·lícula es consumeix ràpidament. Quan Warner Bros i Western Electric intentaven trobar el compromís ideal de velocitat de projecció per les noves pel·lícules conores, Western Electric va anar al Warner Theater de Los Angeles, i va anotar la velocitat mitjana a la que les pel·lícules es projectaven. Van posar que mentre la velocitat de so a quina una reproducció satisfactòria i l'amplificació de so podria ser conduïda. Van establir aquesta com a la velocitat del so a través de la qual es podia reproduir i amplificar bé el so.
Hi ha alguns formats especialitzats (p. ex. Showscan i Maxivision) que projecten a freqüències més altes—60 f/s per Showscan i 48 f/s per Maxivision. El Hobbit va ser rodada 48 f/s i projectada a la freqüència més alta en cinemes equipats especialment. Cada fotograma de pel·lícules de 24 f/s és mostrat dues vegades o més en un procés anomenat "doble-obturació" per reduir el centelleig.
Principis del funcionament del projector esquerra|miniatura|600x600px|35mm Kinoton FP30; pel·lícula de S; projector, amb parts etiquetades.
Elements de la projecció Així com en un projector de diapositives, en el projector cinematogràfic hi ha elements òptics essencials:
Font de llum La font de llum és un element imprescindible i de gran importància per a la qualitat final de la projecció, i sempre ha sigut molt necessari que la llum sigui de gran potència, ja que ha de travessar diverses capes fins a arribar a l'últim element on es projecta.
Làmpada d'arc de carboni Des de principis del segle XX fins als 1960s, les làmpades d'arc de carboni eren la font de llum de gairebé tots els cinemes del món. El concepte de làmpada d'arc de carboni va ser demostrat per primera vegada a principis del . Una làmpada d'arc produeix llum a partir d'un arc elèctric (o arc voltaic) que es crea quan s'ionitza un gas. La llum que produeix és molt intensa però no pot estar-se encesa per gaire temps, per això es va acabar substituint per les làmpades de xenó.
Làmpada de xenó Les làmpades de xenó produeixen llum a base de passar electricitat per gas de xenó ionitzat a alta pressió. Van ser introduïdes a Alemanya el 1957 i als EE.UU. el 1963. Les làmpades de xenó van esdevenir la font de llum més comuna, ja que podien estar enceses per llargs períodes. Les làmpades d'arc de xenó són àmpliament utilitzades en els projectors de cinema o altres sistemes de projecció d'alta brillantor i, per molt que s'estiguin introduint nous tipus d'il·luminació, encara són la tecnologia d'il·luminació dominant. Va ser la il·luminació que es va utilitzar des del principi en els projectors de cinema digital.
Els avantatges de les làmpades de xenó són que l'encesa és molt ràpida; un espectre de colors ampli i distribuït de forma uniforme que s'ajusta bé a la llum solar natural, i és la tecnologia de llums més brillant disponible. L'inconvenient és que el xenó té una vida útil curta i és car; a més que si s'ha de fer una reparació, s'ha de tenir molta cura ja que el gas de xenó està a una pressió molt alta dins de la làmpada i té un alt risc d'explosió. Comparant les làmpades de xenó amb els altres sistemes d'il·luminació de cinema digital, són les menys eficients elèctricament i necessiten un alt nivell de refrigeració per aire forçat, lo qual consumeix energia addicional.Lasers, Lamps, or Phosphors – Choices for the Future of Digital Cinema (by Michael Perkins and Alen Koebel)https://www.christiedigital.com/SupportDocs/Anonymous/Choices%20for%20the%20future%20of%20Digital%20Cinema.pdf
Làmpada d'halogenur metàl·lic La làmpada d'halogenur metàl·lic és una tecnologia desenvolupada als anys 60. És una làmpada elèctrica que produeix llum a partir d'un arc elèctric a través d'un mix de gasós de mercuri vaporitzat i halogenurs metàl·lics. Se'ls anomenava làmpades de vapor de mercuri i van ser àmpliament utilitzades en la projecció abans que es reemplacessin per les làmpades UHP. Tenen una vida útil de 3.000 hores.
Làmpades UHD Les làmpades UHD són làmpades d'arc de mercuri a alta pressió. No és una làmpada d'halogenur metàl·lic ja que només usa mercuri. Es poden utilitzar en configuracions d'una sola làmpada o en projectors amb fins a 6 làmpades, per a augmentar la brillantor. Poden funcionar fins a 5000 hores, però la seva vida útil normalment és de 2000 hores. La làmpada requereix un cert temps de calentament i tenen una distribució bastant pobra de l'energia en el seu espectre de color. Està àmpliament distribuïda però de forma desigual.
Làmpades LED