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Tonfilm und Verfahren zu dessen Herstellung.
Bekanntlich werden Schallschwingungen, die in Amplitudenschrift auf photographischem Wege aufgezeichnet sind, bei der Wiedergabe von sogenanntem Hintergrundgeräusch begleitet, das vom Aufnahmemikrophon und besonders von Unregelmässigkeiten, Rissen u. dgl. im lichtdurchlässigen Teil der lichtempflindlichen Schicht des Films herrührt. Um das Hintergrundgeräusch herabzusetzen, wurde bereits vorgeschlagen, die Nullinie der Schallschriftamplituden während des Aufzeichnens derart zu verschieben, dass die dem unbelichteten Teil des Aufnahmefilms zugekehrten Spitzen der Schallschrift auf einer Geraden zu liegen kommen, welche nahe dem Rande des lichtdurchlässigen Teiles des Films liegt.
Bei der Wiedergabe von in dieser Weise aufgezeichneten Sehallschwingungen besteht die Gefahr, dass die Amplitudenspitzen durch eine der Tonfensterkanten gedeckt und bei der Wiedergabe abgeschnitten werden. Hiedurch entstehen erhebliche Verzerrungen der wiedergegebenen Töne, insbesondere leiser Töne.
Um diesen Übelstand zu vermeiden, wurde schon eine Schallschrift vorgeschlagen, die in an sich bekannter Weise von zwei nebeneinanderlaufenden Sinuskurven begrenzt ist und in welcher die voneinander abgekehrten Amplitudenspitzen der beiden Aussenlinien der Tonspur auf zwei zur Achse der Tonspur parallelen Geraden liegen.
Eine solche sogenannte Doppelamplitudenschrift ist bloss eine Verdoppelung einer gewöhnlichen Amplitudenschrift obenerwähnter Art mit Nullinienverschiebung ; sie hat den Vorteil, dass ein Abschneiden der Amplitudenspitzen an einer Seite der Tonspur die Wiedergabe erheblich weniger störend beeinflusst als ein Abschneiden der Amplitudenspitzen der vorgenannten Amplitudenschrift, da den abgeschnittenen Amplitudenspitzen entsprechende Amplitudenspitzen auf der jeweils andern Seite der Tonspur vorhanden sind und bei der Wiedergabe in Anspruch genommen werden ; durch eine Verschiebung des Tonfensters dem Film gegenüber können niemals die Amplitudenspitzen beider Seiten der Tonspur abgeschnitten werden.
Nun ist es zwar richtig, dass die Verzerrung durch die letzterwähnte Form der Schallschrift erheblich herabgesetzt wird, obwohl ein Abschneiden der Amplitudenspitzen, z. B. dann, wenn die wiederzugebenden Töne leise sind, sehr merkbar ist und Verzerrungen hervorrufen kann, die die wiedergegebenen leisen Töne ganz zerstören. Es ist ein Mangel der letzterwähnten Schallschrift, dass alle nach aussen gekehrten Amplitudenspitzen einer Aussenlinie auf einer Geraden liegen, denn ein etwaiges Abschneiden der Amplitudenspitzen wird dann um das gleiche Stück erfolgen, gleichgültig, ob die Amplitude gross oder klein, d. h. gleichgültig, ob die Tonstärke gross oder klein ist. Infolgedessen wird die Verzerrung in der Wiedergabe um so grösser, je leiser die Töne sind.
Um diesen Mangel zu vermeiden, werden erfindungsgemäss die Schallschwingungen derart in Doppelamplitudenschrift aufgezeichnet, dass die Nullinien der beiden Aussenlienien gegen die Mitte der gesamten Schallaufzeichnung um so mehr verschoben werden, je leiser die Tonstärke ist, vorzugsweise derart, dass die einander zugekehrten Amplitudenspitzen der beiden Aussenlinien auf zwei zur Achse der Tonspur parallelen Geraden liegen. Der zwischen den beiden Aussenlinien liegende Teil des Aufzeichnungsfilms ist belichtet, und demzufolge wird der entsprechende Teil des nach dem Aufzeichnungfilm kopierten Vorführungsfilm lichtdurchlässig, wogegen der übrige Teil des Vorführungsfilms schwarz ist. Ein Abschneiden der Amplitudenspitzen der Aufzeichnungen leiser Töne wird im Wiedergabever- fahren durch das Tonfenster nicht eintreten können.
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Zum Aufzeichnen kann z. B. ein Lichtstrahlenbündel verwendet werden, das in an sich bekannter Weise durch eine dreieckige Öffnung und sodann durch eine rechteckige Öffnung oder in umgekehrter Reihenfolge strömt und auf dem Film zur Bildung eines quer zu dessen Bewegungsrichtung liegenden, schmalen Lichtstreifens gesammelt wird ;
die Länge des Lichtstrahlenbündels wird erstens in Übereinstimmung mit den Tonsehwingungen geändert, u. zw. dadurch, dass das Lichtstrahlenbündel in bekannter Weise veranlasst wird, in der Längsrichtung des Films in Übereinstimmung mit den Tonschwingungen hin und her zu schwingen, und gleichzeitig zweitens in Abhängigkeit von den Änderungen der Tonstärke geändert, u. zw. dadurch, dass entweder die rechteckige oder die dreieckige Öffnung in der Längsrichtung des Films in Übereinstimmung mit den Schwankungen der Tonstärke verstellt wird.
Beim Aufzeichnen können die grösseren und grössten Amplituden der Schallschrift in zwei oder mehrere Teile geteilt werden, welche je ihre eigene, in einer konstanten Entfernung vom Rande des Films liegende Mittellinie haben. Durch diese Teilung der grösseren Amplituden wird der Vorteil erzielt, dass selbst für den Fall, dass ein Teil dieser Amplituden bei der Wiedergabe infolge einer ungenauen Stellung der Belichtungsöffnung der Wiedergabevorrichtung weggeschnitten werden sollte, im restlichen Teil der Schallschrift stets ein dem weggeschnittenen Teil der Amplituden entsprechender Teil vorhanden ist, wie im Nachstehenden näher dargelegt ist.
Bei der Ausführung des letzterwähnten Verfahrens wird das Aufzeichnen am besten derart vorgenommen, dass die verschiedenen Amplituden sich zu beiden Seiten der Mittellinie der Tonspur bis zu einer im voraus festgesetzten Höchstentfernung von dieser Mittellinie erstrecken. Sind einige Amplituden grosser als diese Hoehstentfernung, so werden diese Amplituden beim Aufzeichnen in mehrere Teile geteilt, von denen einige die fortlaufende Sohallschrift bilden, wogegen die übrigen Teile der Amplituden ergänzende Tonspuren zu beiden Seiten der eigentlichen Schallschrift bilden, die besondere, zur Mittellinie der eigentlichen Schallschrift parallele Mittellinien haben.
Um dies zu erreichen, wird die obenerwähnte dreieckige Öffnung der einen von den in der Bahn der Lichtstrahlen angeordneten Blenden in zwei oder mehrere dreieckige Öffnungen geteilt oder durch die vorgenannten Öffnungen ersetzt. Diese Öffnungen sind nebeneinander angeordnet, und ihre Gesamtfläche ist beispielsweise der Fläche der ersterwähnten dreieckigen Öffnung gleich.
Die näheren Einzelheiten der Erfindung sind aus nachstehender Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes ersichtlich.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestelltFig. 1 veranschaulicht schematisch ein System zum Aufzeichnen von Tönen, Fig. 2 stellt in vergrössertem Massstab die Stellung eines Spaltes, durch den der Film belichtet wird, im Verhältnis zum Bild einer dreieckigen Öffnung einer Blende dar, die bei dem in Fig. 1 gezeigten System zur Anwendung gelangt.
Fig. 3 veranschaulicht eine mittels des in Fig. 1 dargestellten Systems hergestellte bekannte Schallschrift. Fig. 4 veranschaulicht eine erfindungsgemäss abgeänderte Form einer Schallschrift, die mittels des in Fig. 1 dargestellten Systems hergestellt ist. Fig. 5 zeigt eine geänderte Ausführungsform der dreieckigen oder teilweise dreieckigen Öffnung in der Blende für das in Fig. 1 veranschaulichte System.
Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer dreieckigen Öffnung in einer Blende. Fig. 7 veranschaulich eine Schallschrift, die unter Anwendung einer Blende gemäss Fig. 6 hergestellt ist.
Bei dem in Fig. l veranschaulichten System ist s eine Lichtquelle beliebiger Art und Form. Mittels eines optischen Systems LI wird ein Bild dieser Lichtquelle auf einen Spiegel m geworfen. Unter dem Einfluss eines den aufzuzeichnenden Tönen entsprechenden Mikrophonstroms wird der Spiegel m in bekannter Weise in Schwingungen um eine waagrechte Achse o versetzt. B ist eine Blende mit einer als gleichseitiges Dreieck ausgebildeten Öffnung b, die in der Bahn der Lichtstrahlen angeordnet ist, welche mittels des optischen Systems LI auf dem Spiegel m gesammelt werden. Vor dem Spiegel m ist ein optisches System l angeordnet.
Dieses ruft ein Bild b'der dreieckigen Öffnung b auf einer Blende D hervor, die zwischen dem optischen System I und dem sich in der Pfeilrichtung bewegenden Film F angeordnet ist. In der Blende D ist ein zur Querrichtung des Films F paralleler, rechteckiger Spalt d vorgesehen.
Der Querschnitt des durch den Spalt d hindurchgehenden Liehtstrahlenbündels hat die Form eines Trapezes, und dieses Lichtstrahlenbündel wird mittels des optischen Systems L, Lg derart auf dem Film F gesammelt, dass es auf diesem Film einen quer zu ihm liegenden, sehr schmalen Lichtstreifen bildet.
Wird angenommen, dass der Spiegel m in Übereinstimmung mit den aufzuzeichnenden Schallschwingungen schwingt, so wird das Bild b'auf der Blende D parallel zur Bewegungsrichtung des Films, bewegt. Diese Auf-und Abwärtsbewegung des Bildes b'bewirkt, dass die Länge des belichteten Teils des Spaltes d, d. h. die Länge des vom Bild b'gedeckten Teiles dieses Spaltes sich in Übereinstimmung mit den Amplituden der aufzuzeichnenden Töne ändert. Die auf dem Film F entstehende Tonschrift erhält daher die bekannte in Fig. 3 gezeigte Form.
Hier setzt nun die Erfindung ein.
Wird der Spiegel m nicht nur von einem den Tonwellen entsprechenden mikrophonischen Strom in Schwingung gesetzt, sondern auch von einem gleichgerichteten Teil dieses Stromes gesteuert, welcher jeweils von solcher Grösse ist, dass die Entfernung zwischen dem Spalt d und dem Scheitelpunkt p des
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Bildes b'in Abhängigkeit von der Maximalamplitude der aufzuzeichnenden Schallschwingungen geändert wird, so wird die Tonschrift die in Fig. 4 gezeigte Form erhalten.
Die Art und Weise, in welcher der erwähnte gleichgerichtete Strom erzeugt wird, ist allgemein bekannt. Wird der gleichgerichtete Strom derart bemessen, dass der Spalt d sich ausserhalb des Scheitelpunktes p des Bildes b'befindet, wenn keine Töne vorkommen, so wird der Film in Perioden der Stille nicht belichtet werden ; infolgedessen wird eine Positivkopie des Aufzeichnungsfilms eine Tonspur haben, die in den der Stille entsprechenden Perioden vollkommen lichtundurchlässig ist.
Kommt ein aufzuzeichnender Ton vor, so wird der gleichgerichtete Strom sich ändern und dadurch die relative Stellung zwischen dem Spalt d und dem Bilde b'derart verrücken, dass der Scheitelpunkt p in diesen Spalt hineingeführt wird, u. zw. so weit, dass der Film durch den Spalt so lange belichtet wird, als der betreffende Ton andauert, d. h. dass die Bewegung des Scheitelpunkte p in diesen Spalt hinein mindestens gross genug ist, damit sie der Maximalamplitude des den betreffenden Schallschwingungen entsprechenden Teiles der Schallschrift entsprechen kann.
Um zu vermeiden, dass Töne kleiner Amplituden in der Wiedergabe abgeschnitten werden oder dass in der Belichtung Intensitätsänderungen entstehen, wird es indessen in der Praxis zweckmässig sein, das Bild b'etwas mehr in bezug auf den Spalt d zu bewegen, als oben angegeben ist, oder aber den Punkt p ein wenig innerhalb der Begrenzungsränder des Spaltes in den Perioden der Stille anzuordnen. Im letzteren Falle wird der Film in einer gewissen, wenn auch sehr geringen Breite belichtet werden, wenn keine Töne vorkommen, d. h. die Tonspur wird in den Perioden der Stille nicht in ihrer ganzen Breite lichtdurchlässig sein, es wird vielmehr in der Mitte der Tonspur ein sehmaler, belichteter Streifen mit konstanter Breite vorhanden sein.
Es liegt natürlich auch im Rahmen der Erfindung, zwei oder mehrere Aufzeichnungen der in Fig. 4 dargestellten Art nebeneinander auf demselben Film anzubringen.
Fig. 5 zeigt eine geänderte Form der in der Blende B vorgesehenen Öffnung. Es ist ersichtlich, dass bei einer dreieckigen Blendenöffnung gemäss Fig. 2 der Scheitelpunkt sich infolge der relativen Bewegung zwischen dem Spalt d und dem Bild b'über den Rand des Spaltes d in diesen hineinbewegt, wenn die Tonstärke gering ist. Wenn dies geschieht, wird die durch den Spalt d hindurchgehende Lichtmenge sich nicht genau proportional mit der Bewegung des Bildes b'im Verhältnis zum Spalt d ändern, sondern es werden störende Intensitätsänderungen in dem auf dem Film konzentrierten Licht entstehen.
Um dies zu vermeiden, ist der obere Teil der in der Blende B vorgesehenen dreieckigen Öffnung bei dem in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel als rechteckige Öffnung ausgebildet, welche gemäss Fig. 5 eine Höhe h hat, die zweckmässig der Breite des Spaltes d gleich ist. Wenn das Bild des obersten Randes der Blendenöffnung B veranlasst wird, innerhalb der Ränder des Spaltes d auf-und abzuschwingen, so werden statt Änderungen der Breite des belichteten Teiles des Films Änderungen der Intensität der Belichtung des Films entstehen.
Da das Bild des erwähnten rechtwinkligen Teiles der Blendenöffnung b in diesen Spalt nur dann hineingeführt wird, wenn schwache Töne vorkommen, so wird das Aufzeichnen nach dem Intensitätsverfahren nur stattfinden, solange schwache Töne vorkommen, die nicht imstande sind, den erwähnten rechteckigen Teil des Bildes b'über die Begrenzungsränder des Spaltes d hinauszuführen, wogegen das Aufzeichnen im übrigen, d. h. wenn kräftige Töne entstehen, nach dem Amplitudenverfahren erfolgt.
Der durch die Höhe r angegebene, untere rechteckige Teil des Bildes b'in Fig. 5 entspricht einem rechteckigen Teil der Öffnung b, der sich dem dreieckigen Teil der Blendenöffnung anschliesst. Der rechteckige Teil r der Öffnung b soll gewährleisten, dass keine Unterbrechung der Belichtung des Films eintritt, wenn Töne übermässig grosser Amplituden vorkommen.
Für die Aufzeichnungsvorrichtung können auch noch andere Formen und optische Systeme zur Anwendung gelangen. Als Lichtquelle s kann beispielsweise eine Lichtquelle rechteckiger Form gewählt werden, auch kann das eine der beiden aus sphärischen Linsen bestehenden optischen Systeme L2, L3 durch eine Zylinderlinse ersetzt sein. In diesem Falle kann selbst dann ein ausserordentlich schmaler Lichtstreifen auf dem Film erzeugt werden, wenn der Spalt d eine verhältnismässig grosse Breite besitzt.
Die dreieckige Öffnung b kann auch in der Blende D und der rechteckige Spalt d in der Blende B vorgesehen sein. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist jedoch die zweckmässigste, weil das optische System La L3 eine weit kleinere Öffnung haben wird als die Linse Li, weshalb die kleinste Blenden- öffnung vor dem optischen System L2, L3 anzuordnen sein wird.
An Stelle eines einzigen Spiegels m, welcher zu Schwingungen sowohl in Übereinstimmung mit der Form der Tonwellen als auch in Übereinstimmung mit der Stärke dieser Tonwellen veranlasst wird, können zwei voneinander getrennte Spiegel verwendet werden, die im Wege der Lichtstrahlen hintereinander angeordnet sind und von denen der eine ausschliesslich durch einen der Form der Tonwellen entsprechenden mikrophonischen Strom, der zweite dagegen durch einen gleichgerichteten, sich in Übereinstimmung mit der Tonstärke ändernden Strom bewegt wird. Die beiden Spiegel werden zweckmässig derart angeordnet, dass ihre Schwingungsachsen parallel zueinander und rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Films sind.
Da der letzterwähnte Spiegel verhältnismässig langsame Bewegungen macht, kann er so gross ausgeführt sein, dass sozusagen kein Lichtverlust entsteht.
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Der Ton kann auch in der Weise aufgezeichnet werden, dass der Spiegel m in Übereinstimmung mit den Tonschwingungen zur Schwingung gebracht wird, wogegen die Blende B und dadurch die dreieckige Öffnung b parallel zur Bewegungsriehtung des Films gleichzeitig so verstellt wird, so dass sie eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführt, welche in Übereinstimmung mit den Änderungen der Tonstärke erfolgt. Bei diesem Verfahren wird der Spiegel durch den Mikrophonstrom bewegt, *wogegen ein gleichgerichteter Teil des erwähnten Stromes beispielsweise zur Beeinflussung eines elektromagnetischen Systems dient, das die Blende B bewegt.
Die Öffnung b kann eine beliebige, vom gleichseitigen Dreieck abweichende Form erhalten, jedoch ist von Bedeutung, dass die Seitenränder der Öffnung b in eine Spitze zusammenlaufen. Diese Spitze kann jedoch gemäss Fig. 5 ein wenig abgestumpft sein.
Zum Aufzeichnen von Tönen in solcher Weise, dass die Amplituden der Tonschrift nicht den Amplituden des Tons proportional sind, wurde bereits die Anwendung einer Blende mit einer Öffnung vorgeschlagen, deren Seitenränder von der geradlinigen Form abweichen. Selbstverständlich kann die Erfindung auch unter Anwendung einer derartigen Blende ausgeführt werden.
Bei der Wiedergabe von in oben beschriebener Weise aufgezeichneten Tönen muss die Öffnung, durch welche der Film in der Wiedergabevorrichtung belichtet wird, in bezug auf die Tonspur sehr genau eingestellt werden, weil sonst die Spitzen der grossen Amplituden der Tonschrift abgeschnitten würden. Um zu vermeiden, dass hiedurch eine merkbare Verzerrung der wiedergegebenen Töne entsteht, kann man die dreieckige Öffnung b der Blende B durch zwei oder mehrere in der Filmlaufrichtung gegeneinander versetzte, dreieckige oder teilweise dreieckige Öffnungen ersetzen oder in zwei oder mehrere derartige nebeneinander angeordnete Öffnungen teilen (Fig. 6). In dieser Figur sind die betreffenden Öffnungen durch ihre in der Ebene der Blende D liegenden Bilder veranschaulicht.
Diese Blenden- öffnung ist in drei kleinere Öffnungen geteilt oder durch solche ersetzt, die nebeneinander und in der Filmlaufrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind und aus zwei kleineren dreieckigen Öffnungen AMC und ENG sowie aus einer dazwischenliegenden dritten Öffnung CEFIE bestehen. Diese ist aus einem dreieckigen Teil RFZ und einem rechteckigen Teil HIEC zusammengesetzt. Die mittlere Öffnung hat somit die Form eines Fünfecks. Die Gesamtfläche der drei Öffnungen ist der Fläche des Dreiecks AFG gleich, das der Blendenöffnung b in Fig. 1 entspricht.
Eine Tonschrift, die unter Anwendung einer Blende nach Art der Fig. 6 hergestellt ist, wird durch Fig. 7 veranschaulicht. Diese Tonschrift ist aus drei nebeneinanderliegenden Teilen zusammengesetzt, von denen der mittlere in der Hauptsache der in Fig. 4 dargestellten Aufzeichnung entspricht, wogegen die beiden seitlichen Aufzeichnungen nur dann auftreten, wenn die Amplituden des Tones eine gewisse, im voraus festgesetzte Grösse x überschreiten, diesser halben Breite des rechteckigen Teils der Öffnung GHF IE gleich ist.
Überschreiten die Amplituden diesen Wert, so werden die Spitzen M und N der Dreiecke AMC und ENG, welche, solange die Amplituden den erwähnten Wert nicht übersteigen, ausserhalb des Spaltes d liegen, sich in ihn hineinbewegen, wodurch die beiden seitlichen Aufzeichnungen entstehen. Diese seitlichen Aufzeichnungen sind mit bezug auf je eine von zwei Achsen symmetrisch, die zur Bewegungsrichtung des Films und zur Achse der mittleren Aufzeichnung parallel sind. Die durch das Abschneiden der Spitzen der Amplituden infolge ungenauer Einstellung der Belichtungsöffnung der Wiedergabevorrichtung entstehende Wirkung auf die Wiedergabe wird durch Anwendung einer Blendenöffnung der in Fig. 6 veranschaulichten Art erheblich verringert.
Auch bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Öffnung der Blende B können die dreieckigen Teile der Öffnung von der gleichseitigen oder gleichschenkeligen Form abweichen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Öffnung b in eine sehr grosse Anzahl dreieckiger Öffnungen zu unterteilen, d. h. sie als eine sägezahnförmige Öffnung mit einer beliebigen Anzahl dreieckiger Aussparungen zu gestalten. Im allgemeinen genügt es jedoch, den dreieckigen Teil der Blendenöffnung in zwei oder drei
Teile zu unterteilen, wie in Fig. 6 veranschaulicht ist. Ferner kann bei diesen sowie bei den in Fig. 2 und 5 gezeigten Ausführungsformen die Blendenöffnung erwünschtenfalls krumme anstatt geradlinige Begrenzungsränder aufweisen, wodurch die Amplituden der Aufzeichnung den Amplituden des Tones nicht genau proportional werden.
Durch geeignete Krümmung der Begrenzungsränder lässt sich erreichen, dass z. B. die schwachen Töne begünstigt oder, was auf das Gleiche hinauskommt, kräftige Töne beim Aufzeichnen etwas unterdrückt werden.
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