Film wykorzystuje złudzenie ludzkiego oka, odczytującego ciąg szybko następujących po sobie, nieruchomych obrazów, na których obiekty nieznacznie zmieniają kształt i położenie, jako jeden obraz przedstawiający zmianę miejsca lub kształtu tych obiektów.
Pierwsze "projektory" umożliwiały oglądanie filmu jednej osobie. Film osiągnął dojrzałość techniczną, gdy opanowano nie tylko metodę zapisu obrazu i jego powielania, ale technikę wyświetlania (projektowania) obrazu na duży ekran w specjalnie do tego celu przeznaczonych pomieszczeniach nazywanych kinem. Nie w tym jednak tkwi tajemnica. Oko odbiera szybko przesuwjące się obrazy jako jeden obraz rozmazany. Warunkiem skutecznej projekcji jest to, żeby kolejne obrazy w trakcie oglądania były nieruchome. Dlatego w projektorze filmowym taśma porusza się ruchem skokowym, a kolejne obrazy (klatki) wyświetlane są po zatrzymaniu taśmy. Lampa projekcyjna jest cały czas włączona, ale źródło światła zastłaniane jest podczas przesuwania taśmy przez wirującą tarczę z otworkami nazywaną migawką.
Pierwszymi urządzeniami służącymi do oglądania obrazów symulujących ruch były różne odmiany stroboskopu. Stroboskop jest właściwie urządzeniem oświetlającym poruszający się w ciemności obiekt szeregiem regularnie powtarzających się, krótkich błysków. Dzięki temu poszczególne fazy ruchu widziane są przez ludzkie oko jako szereg odrębnych, nieruchomych obrazów. Odwracając kolejność - jeśli oko ludzkie widzi szereg nieruchomych obrazów przedstawiających fazy ruchu z częstotliwością większą niż 16 obrazów na sekundę, tworzy obraz będący złudzeniem ruchu ciągłego.
Na początku lat 30-tych XIX wieku, działający niezależnie wynalazcy skonstruowali pierwsze urządzenia, które, dzięki specjalnemu szczelinowemu wizjerowi, umożliwiało sekwencyjną obserwację zmieniających się obrazów przedstawiających fazy ruchu. Obrazy te malowane były lub rysowane ręcznie. Jako pierwszy koncepcję takiego urządzenia opisał angielski matematyk William Horner w artykule opublikowanym w 1815 r.. Prototyp urządzenia nazwanego Deadaleum lub Zootrope Horner przedstawił dopiero w 1834 . W 1832 r. stroboskop zbudował autriacki matematyk Simon voon Stampfer, a w 1839 r. urządzenie o nazwie Phenakistoscope przedstawił belgijski fizyk Joseph Plateau.
Konstrukcja i tarcza Phenakistoskopu Josepha Plateau. Wirująca tarcza ze szczelinami odsłania przez wzrokiem widza
na krótkie chwile wirujące na równoległej tarczy obrazy z fazami ruchu.
W Deadaleum (Zootrope/Zoetrope) Williama Hornera naniesione wewnątrz wirującego cylindra obrazy oglądało się
przez szczeliny wykonane w tym samy cylindrze.
W stroboskopowych demonstratorach konstruowanych przed wynalezieniem fotografii używano obrazów malowanych lub rysowanych ręcznie. Gdy udoskonalono jakość obrazów fotograficznych, można było symulować ruch postaci zarejestrowanych z natury. Modyfikację stroboskopu nazwaną Zoopraxiscope skonstruował w 1879 r. angielski fotograf Eadweard Muybridge, znacznie później wykonując serie obrazów nanoszonych na szklany dysk metodą fotograficzną.
Eadweard Muybridge specjalizował się w wykorzystywaniu fotografii do analizy zjawiska ruchu. Nie interesował go film jako przedmiot rozrywki lub dzieło sztuki. W 1978 r. Muybridge wykonał na zlecenie amerykańskiego potentata przemysłowego Lelanda Stanforda serię fotografii galopującego konia. Celem eksperymentu było ustalenie, czy koń w jakiejkolwiek fazie biegu odrywa od ziemi wszystkie cztery kopyta. Muybridge skonstruował system 24 stereoskopowych kamer fotograficznych rozstawionych wzdłuż toru biegu i uruchamianych po zerwaniu napiętego drutu końskimi kopytami. W wyniku eksperymentu powstała słynna seria Sallie Gardner at a Gallop.
Seria fotografii galopującej Sallie Gardner i zmontowany z nieruchomych zdjęć film
(Oryginalna seria zawiera 24 fotografie, ale animowany GIF wykonano z 15 obrazów)
Każdy fotograf wie, że fotografowanie obiektów ruchomych jest trudniejsze, niż ich filmowanie. Fotograf musi mieć refleks. Fotograficzny tor Muybridge'a z 24 kamerami był pierwszym z pomysłów na uchwycenie ruchu obiektu w konkretnej fazie. Innym pomysłem była skonstruowana przez francuskiego multiwynalazcę Étienne-Jules Marey'a (1830-1904) fotograficzna strzelba (photographic gun). Kamera umożliwiała wykonanie 12 fotografii na sekundę na tej samej kliszy.
Fotograficzna strzelba Etienne Marey'a i seryjne fotografie wykonane w 1882 r.
Wykonanie nieruchomych obrazów to jeden z problemów techniki filmowej, drugim, równie ważnym pozostała ich prezentacja. W 1877 r. francuski wynalazca Charles-Émile Reynaud (1844-1918) skonstruował urządzenie będące udoskonalonym Zootropem Hornera, nazwane Praxinoscope. Zamiast szczelin na obrzeżu cylindra, Reinaud umieścił w jego środku pryzmat zbudowany z luster odbijających naklejone w jego wnętrzu obrazy.
Praxiscope Emila Reinaud. Odpowiednie dobranie geometrii przyrządu pozwoliło
na uzyskanie złudzenia niemal płynnego ruchu.
W 1882 r. Reinaud dobudował do praxinoscopu projektor umożliwiający wyświetlanie obrazów na ekranie
dla większej grupy widzów.
W 1889 r. urządzenie umożliwiało wyświetlanie filmu z dłuższej rolki obrazów i stało się podstawą Teatru Optycznego,
W którym Reinaud prezentował animowane filmy trwające do 15 minut i składające się z 500-600 ręcznie malowanych obrazków.
Film ma wielu ojców. Zwyczajowo wymienia się przede wszystkim braci Lumiere i Thomasa Edisona, ale szczególne miejsce należy się chyba francuskiemu wynalazcy Louisowi Le Price (1841-1890). W 1888 r. Le Prince skonstruował jednoobiektywową kamerę filmową i nakręcił nią najstarszy zachowany materiał, będący niewątpliwie filmem w pełnym tego słowa znaczeniu. Film ten był papierową taśmą pokrytą emulsją światłoczułą Eastmana, na której podczas filmowania utrwalono szereg kolejnych obrazów przedstawiających kolejne fazy ruchu. Nie był on więc post-montażem szeregi odrębnych fotografii. Z filmu zatytułowanego przez historyków Roundhay Garden Scene zachował się fragment długości zaledwie 2 sekund, ale jest to materiał o unikalnym, przełomowym znaczeniu.
Po dokonaniu wielu udoskonaleń w konstrukcji kamery i uzupełnieniu jej o funkcje projektora Le Price planował przeniesienie się do USA, jednak we wrześniu 1890 r. zniknął w tajemniczych okolicznościach podczas podróży pociągiem. Nigdy nie odnaleziono ani ciała, ani bagażu wynalazcy. Zniknięcie Le Prince'a ułatwiło Edisonowi opatentowanie i wprowadzenie do produkcji własnego systemu kinematograficznego.
16-obiektywowa kamera Le Prince'a z 1886 r. i jednoobiektywowa kamera z 1888 r.
Man Walking Around a Corner, Louis Le Prince, 2 s, 1887
W 1887 r. Le Prince wykonał 16-obiektywową kamerą zdjęcia człowieka idącego ulicą. Materiał został opracowany
współcześnie i właściwie nie jest jeszcze filmem we współczesnym znaczeniu.
Roundhay Garden Scene, Louis Le Prince, 1888
Jest to najstarszy zachowany film przedstawiający czytelne postaci i akcję.
Twórcami wynalazków kinematograficznych firmowanych przez Thomasa Alva Edisona byli współpracujący z nim lub pracujący pod jego kierunkiem: szkocki konstruktor William Kennedy Laurie Dickson (1860-1935) i dwóch amerykańskich wynalazców Thomas J. Armat (1866-1948) i Charles Francis Jenkins (1867-1934). W pracowni Edisona powstał pierwszy system kinematograficzny, składający się z kamery nazwanej Kinetopraph i urządzenia do oglądania filmów, nazwanego Kinetoscope.
W 1893 r. Edison zbudował w New Jersey pierwsze na świecie studio - Black Maria - realizujące filmy na potrzeby sieci Kinetoscope. W tamtych czasach nie było jeszcze ani reżyserów, ani aktorów filmowych. Większość filmów zapisywała sceny z życia codziennego, lub krótkie sceny improwizowane bardziej na potrzeby eksperymentów, niż dla ich treści. Wiele z nich zrealizował wspomniany wyżej William Dickson i one stanowią najstarsze świadectwa produkcji filmowej Edisona. Datowania filmów nie są precyzyjne, ale można przyjąć, że większość powstała w latach 1891-94.
Na zachowanych fotografiach Black Maria wygląda dość siermiężnie, jednak studio zaprojektowane zostało bardzo racjonalnie, umożliwiając np. dzięki podnoszonym połaciom dachowym oświetlanie plany filmowego naturalnym światłem.
Black Maria - studio filmowe Edisona w New Jersey, 1893
Dickson Greeting, William Dickson, 3 s, Black Maria Studio
Men Boxing, William K.L. Dickson, 5 s
Blacksmith Scene, William K.L. Dickson, 34 s
The Dickson Experimental Sound Film, William K.L. Dickson, 17 s
W 1894 r. własną konstrukcję kamery i projektora (taśma perforowana między klatkami) opracował polski inżynier Kazimierz Pruszyński. Kamerą tą Prószyński fotografował sceny z życia Warszawy. Zachowały się klatki przedstawiające ślizgawkę w Ogreodzie Saskim. Dopiero w 1899 r. Prószyński udoskonalił konstrukcję urządzenia nazwanego Bipleograf, stosujćego dwie równolele biegnące taśmy. W 1909 r. Kazimierz Prószyński skonstruował i opatentował w Anglii pierwsza na świecie ręczna kamerę filmową z napędem pnaumatycznym, używaną przez angielskich korespondentów wojennych jeszcze na początku II wojny światowej.
Ślizgawka w Ogrodzie Saskim, kadry z filmu Kazimierza Prószyńskiego, ok. 1894
W Europie za ojców - jeśli nie filmu, to przynajmniej kina - uważa się francuskich braci Auguste i Louisa Lumiere (co znaczy - nomen omen - światło). Byli oni synami fotografa i producenta płyt fotograficznych, których udoskonalaniem zajmował się Louis Lumiere. Dopiero w 1894 r., po obejrzeniu i zakupie edisonowskiego Kinetoscopu zajęli się techniką filmową i opracowaniem własnego produktu. Trudno ustalić, w jakim stopniu kinematograf był własnym wynalazkiem braci Lumiere. W 1892 r. francuski wynalazca Léon Guillaume Bouly (1872 – 1932) opatentował urządzenie o tej samej nazwie, będące jednocześnie kamerą i projektorem filmowym. Kiedy w roku 1894 nie miał środków na opłacenie raty patentowej, nazwa została uwolniona i wykupiona przez braci Lumiere. W stosunku do kamer Edisona i Bouly'ego kinematograf Lumiere'ów stanowił istotne udoskonalenie. Stosowano w nim taśmę z jednostronną perforacją (po raz pierwszy wprowadzoną przez Emille Reynaud), oraz mechanizm zatrzymujący taśmę podczas naświetlania i projekcji poszczególnych klatek filmu. Opracował go w oparciu o mechanizm maszyny do szycia inżynier fabryki płyt Lumiere, Charles Moisson (1863–1943). Dzięki temu obraz filmowy był znacznie ostrzejszy. Poza tym kamera Lumiere'ow miała (podobnie jak urządzenie Bouly'ego) napęd ręczny, co znacznie zmniejszyło wagę urządzenia w porównaniu do kinetoskopu Edisona.
Cinematopraph Braci Lumiere jako projektor i jako kamera filmowa, 1895
Pionierskie filmy Le Prince'a nigdy nie zostały pokazane publicznie, ponieważ nie dysponowano wtedy odpowiednią techniką projekcyjną. Film mógł stać się najpierw doskonałym biznesem, a z czasem dziedziną sztuki tylko dzięki temu, że wynaleziono skuteczne metody jego prezentacji.
Od czasu pierwszej projekcji filmu na ekran (1895) do powstania pierwszego stałego kina (1905) upłynęło 10 lat.
Peep-show to ekspozycja, w której obrazy, obiekty lub osoby oglądane są przez widzów przez mały otwór w ścianie lub szkło powiększające. Taki właśnie był sposób prezentacji pierwszych filmów, a najstarszym urządzeniem o zastosowaniu komercyjnym był Kinetoscope, zbudowany według pomysłu Thomasa Edisona przez Williama Dicksona w 1894 r.
Konkurencją dla sieci Edisona był Mutoscope, urządzenie produkowane i używane przez American Mutoscope Company, założone przez Dicksona po odejściu z firmy Edisona. Mutoskop został opatentowany w 1894 r. przez Herman Caslera i, podobnie jak Kinetoskop, umożliwiał oglądanie filmu jednemu widzowi.
Mutoskop miał jednak zupełnie inna zasadę działania. Kolejne klatki filmu drukowane były na oddzielnych, elastycznych kartach zamontowanych w obracającym się cylindrze, a urządzenie napinające karty zwalniało je przed oknem wizjera, przez który obserwować można było szybko zmieniające się i zlewające w jeden ciąg obrazy.
System "peep-show" nie był opłacalny. Projekcję obrazów na duży ekran stosował już w 1889 r. Charles-Émile Reynaud w swoim Teatrze Optycznym.
Skuteczne filmowe systemy projekcyjne powstały ok. 1895 r. we Ameryce, Niemczech i Francji.
Armat i Jenkins opracowali dla Edisona (a właściwie przystosowali do jego potrzeb) skonstruowany w 1891 r. projektor o nazwie Phantoscope.
<Phantoscope, Charles Francis Jenkins, 1891
Urządzenie udoskonalone przez dodanie mechanizmu zwanego (trzepakiem), umożliwiającego przerywanie strumienia światła podczas transportu taśmy i zattrzymywanie jej na moment ekspozycji, dało początek projektorowi sprzedawanemu przez Edisona pod nazwą Vitascope. Premiera systemu miała miejsce w kwietniu 1896 r. w Nowym Yorku. W następnych latach Vitascope został udoskonalony przez zastąpienie trzepaka tzw. napędem genewskim, wykorzystującym kształtkę w formie krzyża maltańskiego. W latach 1895-96 powstało kilka niezależnych systemów projekcji filmów.
Projektor Vitascope firmowany przez Thomasa Edisona i plakat z 1896 r., reklamujący nowy system
Premiera urządzenia miała miejsce 23 kwietnia 1896 r. w Koster and Bial's Music Hall w Nowym Yorku, jednak wkrótce Edison opracował własny system projekcyjny nazwany Projectoscope i zaniechał promocji Vitaskopu.
W Niemczech prekursorami projekcji filmowej byli bracia Skladanowsky, którzy zorganizowali pierwszą na świecie płatną projekcję filmową za pomocą urządzenia nazwanego Bioskop. Pokaz miał miejsce w Variete berlińskiego Wintergarten (Ogrodu Zimowego) w listopadzie 1895 r. i był piętnastominutową składanką krótkich etiud filmowych.
W grudniu 1895 r. w paryskim Salon Indien du Grand Café odbyła się pierwsza publiczna prezentacja filmów przygotowanych przez operatorów braci Lumiere. Pokazano dziesięć krótkich filmów, w tym najsławniejsze: Wyjście robotnic z fabryki Lumiere'ów i Polewacz polany. W 1896 r. Lumiere'owie zorganizowali szereg wypraw do Azji, Ameryki Północnej i Południowej, prezentując możliwości nowego medium.
We Francji bracia Auguste i Louis Lumiere udoskonalili patent urządzenia nazwanego Cinematographe (była to jednocześnie kamera filmowa, kopiarka i projektor) i w marcu 1895 r. zorganizowali pierwszy zamknięty pokaz filmów.
W grudniu 1895 Lumiere'owie urządzili pierwszy publiczny, płatny pokaz we Francji, na którym zaprezentowali dziesięć jednominutowych filmów.
W 1905 r. Lumiere'owie sprzedali patent na oprzyrządowanie firmie Pathe jednak znacznie wcześniej, bo w 1901 r., podczas Wystawy Paryskiej zorganizowali projekcję swoich filmów na ogromnym ekranie o wymiarach 16 x 21 m.
La Sortie de l'Usine Lumière à Lyon, 46 s
L'Arroseur Arrosé, 49 s
Le Débarquement du Congrès de Photographie à Lyon, 48 s
Powszechnie przyjmuje się, że początkowo filmy prezentowano przede wszystkim jako jeden z punktów programu w mających własne siedziby teatrach variete. Tak się zdarzało, a większość pierwszych prezentacji filmowych miała właśnie tam miejsce (np. Vitascope czy pokazy braci Lumiere). Jednak miejscami, gdzie szeroka publiczność po raz pierwszy miała okazję obejrzeć filmy były rozkładane kina namiotowe i popularne "bioskopy" ustawiane na targowiskach.
Bioskop w 1902 r.
W 1905 r. w amerykańskim Pitssburghu otwarto pierwsze na świecie kino nazwane Nickelodeon, od nazwy monety 5-centowej - nickel - równowartości biletu wstępu.
Nickelodeon w Toronto, 1910 r.
Jak można wyczytać z plakatów, godzinne przedstawienie kosztowało 5 centów. Rozrywka dla każdego.