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Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Tonfilmen.
Es sind Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Tönen auf elektrophoto- graphischem Wege bekannt, bei denen die Tonschwingullgen in Stromschwingungen umgewandelt werden, die ihrerseits Belichtungsänderungen auf einem sich bewegenden photographischen
Film erzeugen, worauf dieser während der Wiedergabe dazu benutzt wird, wieder Belichtungs- änderungen zu erzeugen. die z. B. durch die Wirkung einer Selenzelle in elektrische Strom- schwankungen umgewandelt werden und ein Telephon betätigen.
Bei derartigen Verfahren war man bisher bestrebt, sowohl die Aufzeichnung als auch die Wiedergabe gänzlich frei von
Verzerrungen zu machen, d. h. die Klarheit der Aufzeichnung und Wiedergabe und infolge- dessen die Empfindlichkeit der benutzten Apparatur unabhängig von der Frequenz der Strom- schwingungen zu gestalten. Hiebei wird der Vorteil erreicht, dass Tonschwingungen aller
Frequenzen, die in der Praxis auftreten, mit der gleichen Intensität. die sie während der
Aufnahme zeigen, wiedergegeben werden. Diese letzte Bedingung muss erfüllt werden, damit die wiedergegebenen Töne genau dieselbe Beschaffenheit wie die ursprÜnglich aufgezeichneten
Töne haben, da sie sonst bei der Wiedergabe eine unnatürliche Färbung annehmen.
Die Erfüllung dieser Bedingung ist besonders dann eine unerlässlich Forderung. wenn es sich um die Wiedergabe von Orchestermusik handelt, weil der Wohlklang der Musik bekanntlich von einem wohlbestimmten Verhältnis zwischen den Intensitäten der verschiedenen
Töne des Orchesters abhängt. Wenn z. B. Töne von niedriger Frequenz im Vergleich mit
Tönen hoher Frequenz nur schwach wiedergegeben werden, so werden bei dieser Wiedergabe die Grundtöne eines Orchesters im Verhältnis zu den Obertonen unterdrückt, und die letzteren werden dann. da sie im Gegensatz zu den Grundtönen nicht miteinander in Harmonie sind, dazu führen. dass die Wiedergabe der Orchestermusik unharlllonisch klingt.
Diese Erscheinung ist von der Wiedergabe der Musik durch Grammophone bekannt, deren Membranen immer eine oder mehrere besondere Resonanzstellen mit relativ hoher Periodenzahl haben, so dass
Schwingungen dieser Frequenzen relativ stark wiedergegeben werden.
Wenn man wünscht. Töne in solcher Weise aufzuzeichnen und wiederzugebenl. dass die obenerwähnte Bedingung erfüllt wird, tritt eine besondere Schwierigkeit auf. die darin besteht, dass das menschliche Ohr weit weniger empfindlich für Töne von niedrigen Frequenzen, d. i. von solchen unter ungefähr 300 Perioden, ist als für Töne von höherer Frequenz. Infolgedessen wird es. um geeignete höhere Toneindrucke niedriger Frequenzen zu erzeugen, nötig, beträchtlich stärkere Luftschwingungen zu erzeugen, als sie zur Erzeugung hörbarer Töne von höherer Frequenz erforderlich sind.
Wenn nun unter dieser Voraussetzung versucht würde.
Tonschwingungen von allen Frequenzen in ihrem genauen gegenseitigen Amplitudenbetrage aufzuzeichnen. so würde die Folge die sein, dass beim Aufzeichnen von Orchestermusik od. dgl. die starken niedrigen Frequenzen in dem aufgenommenen Phonogramm gänzlich vorherrschen würden, während Schwingungen höherer Frequenzen, die von dem führenden Instrumente
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unpraktisch, bei denen man die Schwärzung des Films verändert, weil es unmöglich ist. diese Schwärzung innerhalb des relativ kleinen Proportionalitätsgebietes, das bei der Schwärzungs- änderung verfügbar ist, so fein zu ändern, dass das Verhältnis zwischen den verschiedenen Schwingungen in dem Phonogramm beibehalten werden kann.
Auch bei den Verfahren, bei denen mit gleichmässiger Schwärzung des Films gearbeitet wird. jedoch eine veränderliche Breite desselben bedeckt wird. kann man nicht, vermeiden, dass Töne niedriger Frequenz. die in einem Orchester auftreten, in dem Phonogramm so vorherrschend werden, dass der Teil der Filmbreite, der-zur Aufzeichnung der höheren Frequenzen, die die niedrigen Frequenzen überlagern, verfügbar ist, durchaus nicht genügt, um mit der- erforderlichen Genauigkeit das richtige Verhältnis zwischen diesen Schwingungen zu bewahren.
Ein anderer Übelstand, der eintreten kann, wenn ein Ton ohne Verzerrung aufgezeichnet wird, d. i. in solcher Weise. dass alle Frequenzen in dem Phonogramm in dem richtigen gegenseitigen Amplitudenbetrage erscheinen, ist der. dass die für die Wiedergabe erforderlichen
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nicht übersteuert werden. In diesem Falle aber werden die Verstärker nur bis zu einem sehr geringen Betrage durch die hohen Frequenzen ausgenutzt, die für die akustische Intensität der Sprache oder Musik sehr wichtig sind.
Diese Übelstände werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Tonschwingungen während der Umwandlung in elektrische Stromschwankungen oder während der folgenden Verstärkung der letzteren in solcher Weise verzerrt werden, dass Töne, die eine und dieselbe Tonstärke für das Ohr haben, gleich grosse Stromänderungen unabhängig von der Frequenz erzeugen. Hiedurch wird der Vorteil erreicht, dass in dem Phonogramm alle Töne, die dieselbe Tonstärke für das Ohr haben, auch gleich grosse Amplituden besitzen. u. zw. in solcher Weise, dass die Grösse der Tonzeichen auf dem Film genau der Bedeutung des Tones in dem Orchester entspricht. Gleichzeitig besteht auch der Vorteil, dass die bei der Wiedergabe benutzten Verstärker gleichmässig bei höheren und niederen Freqenzen ausgenutzt werden.
Die so erzeugte Verzerrung muss während der Wiedergabe vernichtet werden, was gemäss der-Erfindung dadurch bewirkt wird, dass man ein lautsprechendes Telephon von solcher Art benutzt, das gleich grosse Amplituden des Phonogramms in für das Ohr gleich praktisch starke Toneindrücke unabhängig von der Frequenz umwandelt, d. i. ein solches Telephon, dessen Schwingorgane eine sehr niedrige Eigenfrequenz natürlicher Schwingung haben. Solche Telephone-sind z. B. die elektrodynamischen Telephone, deren Schwingorgan aus einem in einem Magnetfeld lose aufgehängten Leiter besteht.
In der Praxis ist es nicht empfehlenswert, ganz genau in der angegebenen ". Weise zu
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treiben, dass Ton-oder Stromschwankungen von Frequenzen unter ungefähr 300 Perioden pro Sekunde gedämpft werden. Hicbei werden die Spannungsschwankungen, die durch die Stromschwankungen dieses Frequenzbereiches in dem Gitterkreis eines Verstärkers erzeugt werden, der in den Aufnahmekreis eingefügt ist, von der Frequenz abhängig sein, während diese Abhängigkeit bei höheren Frequenzen praktisch nicht eintreten wird. Eine solche Be- einflussung der Frequenzen kann in an sich bekannter Weise durch geeignete Einstellung des Verhältnisses zwischen den ohmischen und induktiven oder kapazitiven Widerständen. die in die genannten Gitterkreise eingeschaltet sind, erreicht werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Fig. 1 und 2 sind Schaltschemas eines Teiles eines Aufnahmekreises, in welchem ein Kohlenmikrophon für die Umwandlung der Tonschwingungen in Stromschwankungen benutzt wird. Fig. 3 und 4 veranschaulichen in einer gleichen Darstellung die Benutzung eines Glimmlicht-oder eines Flammenmikrophons. und Fig. 5 zeigt ein Schema für einen Mikrophon- kreis, in welchem für die Aufnahme ein Kondensatormikrophon benutzt ist.
Wenn das zur Aufnahme benutzte Mikrophon von Eigenverzerrungen praktisch frei ist, was der Fall ist, wenn es z. B., wie in Fig. l und 2 dargestellt, sich um ein Kohlenmikrophon mit festgespannter und sehr gedämpfter Membran oder. wie in Fig. 3 und 4, um ein Glimmlicht-oder ein Flammenmikroph & n b handelt, kann die Verzerrung durch die Einfügung eines kleinen Kondensators d vor dem Gitterwiderstand e eines im Aufnahmekreis benutzten Ver-
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den man, wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich, parallel zu dem Gitterwiderstand einschaltet.
Da- . durch, dass man dem Kondensator d. oder der Induktanz f eine geeignete Abmessung im
Verhältnis zu dem in bekannter Weise in den Gitterkreis eingefügten Widerstand e und zu der Mikrophoneinrichtung gibt, die das Mikrophon a oder b, eine Batterie und z. B. eine
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induktive Kopplung t (Fig. 1 und 2) oder einen Widerstand g (Fig. 3 und 4) enthält, kann die Wirkung erreicht werden, dass Schwingungen, deren Periodenzahl unter einer'gewissen Grenze, z.
B. 300 Perioden pro Sekunde, liegt, in ihrem Einfluss auf die Spamungsdifferenz zwischen den Enden des Widerstandes e gedämpft werden, wobei die Dämpfung um so grösser wird, je geringer die Periodenzahl ist, so dass sich mit genügender Annäherung das Resultat ergibt, dass Tonschwingungen derselben Tonstärke für das Ohr unabhängig von der Frequenz dieselbe Änderung oder Schwankung in der Spannungsdifferenz zwischen den Polen des Widerstandes e und dadurch auch dieselbe Stromänderung in dem Anodenkreis A des Verstärkers c erzeugen.
Wenn. wie in Fig. 5 gezeigt, für die Aufnahme ein Kondensatormikrophon l benutzt wird, so können der Kondensator d sowie die Selbstinduktion f weggelassen werden, da sie durch die Kapazität des Kondensatormikrophon t ersetzt werden können. Dem Gitterwiderstand e wird dann im Verhältnis zu der Kapazität des Kondensatormikrophons eine solche Grösse gegeben. dass die eben erwähnte Verzerrung erreicht werden kann. Auf diese Weise ist ein Kondensatormikrophon für den vorliegenden Zweck besonders vorteilhaft, vorausgesetzt, dass es ungeachtet der durch die kapazitive Wirkung erzeugten Verzerrung praktisch frei von Verzerrungen gemacht, ist. z.
B. durch eine Membran, die aus einem sehr leichten und sehr elastischen Material hergestellt und festgespannt wird. derart, dass die natürliche Periodenzahl der Membran weit grösser als die praktisch auftretenden Tonfrequenzen ist.
Die in dem Anodenkreis 4 des Verstärkers erzeugten Stromänderungen werden in bekannter Weise zur Tonaufzeichnung benutzt, u. zw. z. B. dadurch, dass man sie durch einen Oszillographen schickt, dessen Spiegel den Ton auf einem Film optisch aufzeichnet.
Die Wiedergabe des Tones mittels des aufgezeichneten Phonogramms wird ebenfalls in
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das Phonogramm gehenden Licht aussetzt. Das zur Wiedergabe benutzte Telephon muss, wie oben erwähnt, solche Eigenschaften haben, dass es alle gleichen Stromschwankungen in praktisch gleiche Tonstärken für das Ohr umwandelt, unabhängig von der Frequenz, was z. B. durch ein Telephon erreicht werden kann, dessen natürliche Schwingungsfrequenz sehr gering ist.
Anstatt eines einzigen Verstärkers c können verschiedene, in bekannter Weise in Reihe geschaltete Verstärker verwendet werden, und der Kondensator d kann dann in den Gitterkreis irgendeines dieser Verstärker eingeschaltet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Tonfilmen durch Umwandlung der Tonschwingungen in elektrische Stromschwankungen, die nach einer geeigneten Verstärkung zur Aufzeichnung eines Phonogramms benutzt werden, mittels dessen eine entsprechende Stromschwankung in einem für die Wiedergabe vorgesehenen Gitterkreis zwecks Betätigung eines Telephons erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine geeignete gemein- schaftliche Einstellung der ohmischen und induktiven oder kapazitiven Widerstände in dem für die Aufzeichnung des Tones benutzten Kreis dieser Kreis auf eine solche Dämpfung der Stromschwankungen von Frequenzen niedriger als ungefähr 300 Perioden abgestimmt wird,
dass Tonschwingungen von einer und derselben Tonstärke für das Ohr unabhängig von der Frequenz Stromschwankungen von praktisch ein und derselben Grösse erzeugen, während die genannten Stromschwankungen so in Töne umgewandelt werden, dass für alle praktisch vorkommenden Frequenzen Stromschwankungen von ein und derselben Grösse Töne von ein und derselben Stärke. für das Ohr ergeben.