<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Herstellung einer optisch zu reproduzierenden Sehwingungsaufzeichnung, insbesondere einer Tonaufzeiehnung.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mechanischen Aufzeichnen von Schwingungen, insbesondere Schallschwingungen, auf einem Träger, vorzugsweise einem Film.
Erfindungsgemäss wird die Nullage des Aufzeichnungsorgans in Abhängigkeit von der Grösse der aufzuzeichnenden Amplitude automatisch oder von Hand stufenweise geändert. Zu diesem Zwecke wird von vornherein der Schwingungsintensitätsbereich in zwei oder mehrere Teile (Stufen) aufgeteilt, in jedem derer die Nullage des Aufzeichnungsorgans einen ebenfalls im voraus bestimmten konstanten Wert hat. Unter Nullage wird hier jene Lage des Aufzeichnungsorgans in bezug auf den Träger verstanden, die dieses Organ einnimmt, wenn es nicht schwingt.
Durch Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich, in jeder Stufe das Aufzeichnungorgan in verschiedener mittlerer Tiefe der Aufzeichnungsschicht einschneiden zu lassen, derart z. B., dass bei den kleinen Amplituden, die meistens bei den hohen Frequenzen auftreten, mehr an der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht gearbeitet wird, wo der Widerstand, der durch das Trägermaterial auf das Aufzeiehnungsorgan ausgeübt wird, geringer ist als in den tieferen Schichten. Hiedurch wird eine Erleichterung der Aufzeichnung der kleinen Amplituden erzielt, was insbesondere für die Aufzeichnung der höheren Frequenzen nützlich ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Erwärmung des Aufzeichnungsstichels (für den zweckmässig ein Saphir benutzt wird), die in dem üblichen Falle, dass er fortwährend in derselben mittleren Tiefe der Aufzeichnungsschicht arbeitet, unzulässig gross wird, erheblich herabgesetzt wird und weniger zu Beschädigung Anlass gibt.
Es ist beim Aufzeichnen von Schallschwingungen auf optischem Wege zur Herabsetzung der bei der optischen Wiedergabe entstehenden Nebengräusche bekannt, die Nullage des Aufzeichnungorgans beim Amplitudensystem oder die Ruheschwärzung beim Intensitätssystem sich kontinuierlich ändern zu lassen. Ein dabei auftretender Nachteil besteht darin, dass bei einem plötzlichen Übergang von einer kleinen Amplitude zu einer relativ grossen Amplitude die Trägheit der Regelung so gross ist, dass die Spitzen der grossen Amplituden im ersten Augenblick des Überganges abgeschnitten werden.
Weil diese Übergänge fortwährend auftreten, ist die Verzerrung der Aufzeichnung durch Abschneiden der Spitzen relativ gross. Insbesondere aber auch bei der mechanischen Schwingungsaufzeichnung macht sich diese Erscheinung in unangenehmer Weise bemerkbar, weil die Masse der zu verstellenden Teile in diesem Falle ziemlich gross ist.
Die erfindungsgemässe stufenweise Regelung weist gegenüber diesem Nachteil der kontinuierlichen Regelung dadurch eine Verbesserung auf, dass nur beim Übergang von der einen in die andere Stufe ein Abschneiden der Spitzen stattfindet, während innerhalb des Intensitätsbereiches einer einzigen Stufe (beim Auftreten einer plötzlichen Amplitudenänderung) kein Abschneiden der Spitzen der grössten Amplituden stattfindet, weil die Aufnahmefähigkeit der einzelnen Stufen von vornherein derart gewählt ist, dass die Spitzen der grössten Amplituden ohne Verzerrung registriert werden können.
Zwar wird dadurch innerhalb der einzelnen Stufen die Schonung der Meisselspitze und die Geräuschfreiheit geringer sein als bei der kontinuierlichen Regelung, es ergibt aber die Erfindung immerhin die möglichen Mittel an, um den gesamten schädlichen Einfluss der verschiedenen genannten Schwierigkeiten zu vermindern.
Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren in den verschiedensten Aufzeichnungsystemen Verwendung finden kann. Es ist z. B. sowohl für das Aufzeichnen nach dem bekannten Ampli-
<Desc/Clms Page number 2>
tudensystem wie nach dem ebenso bekannten Intensitätssystem zu verwenden. Im letzteren Falle wird mittels eines Meissels mit gerader Schneide eine Spur konstanter Breite geschnitten in ein Trägermaterial, dessen Lichtabsorption linear mit der Dicke verläuft. Die Lichtabsorption wird dann längs der Spur entsprechend der Tiefenmodulation der Spur moduliert sein.
Auch ist die Erfindung nicht auf die mechanische Wiedergabe der Aufzeichnung, wie diese heut-
EMI2.1
gabe, weil die Kombination : mechanische Aufzeichnung-optische Wiedergabe, wie allgemein bekannt ist, erhebliche Vorteile mit sich bringt. Die mechanische Aufzeiehnungsmethode hat z. B. gegenüber der rein optischen Methode den Vorteil, dass die Aufzeichnungen sofort nach der Aufnahme, sogar in dem Aufnahmeapparat, wiedergegeben werden kann, da eine chemische Behandlung, wie bei der optischen Methode erforderlich, überflüssig ist. Daneben bleibt der Vorteil der optischen Wiedergabe in vollem Umfang bestehen.
Es hat sich ergeben, dass bei der Aufnahme von Schallschwingungen eine Unterteilung in zwei Stufen genügt. Vorzugsweise entspricht in diesem Falle die Trennungsamplitude einer Intensität von etwa dreiviertel der maximalen Schallintensität in Dezibells. Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Nullage des Aufzeichnungsorgans dadurch eingestellt, dass ein Teil der dem Auf- zeiehnungsorgan zugeführten Energie zur Steuerung eines Relais benutzt wird, das in einem Gleichstromkreis geschaltet ist, in dem sich auch entweder die Ankerspule des Aufzeichnungsorganes oder die Spule einer Vorrichtung, mittels deren Hilfe die Lage des das Aufzeichnungsorgan tragenden Hebelarmes eingestellt werden kann, befindet. Das Relais ist dann derart ausgebildet, dass entsprechend den vorher
EMI2.2
Stärke fliessen. Dies kann z.
B. dadurch erzielt werden, dass das Relais in seinen verschiedenen Stellungen den Gleichstromkreis, in dem eine Stromquelle enthalten ist, über Widerstände verschiedener Grösse schliesst. Anstatt ein mechanisches Relais zu verwenden, können eine oder mehrere gittergestruerte Gasentladungsröhren zu demselben Zweck zur Anwendung kommen.
Wenn nur in zwei Stufen gearbeitet wird, kann die Vorrichtung sehr einfach ausgestaltet sein, wie an Hand der Zeichnungsfiguren näher erläutert wird. Auch die weiteren Kennzeichen der Erfindung sowie die typischen Merkmale der Träger, die bei der Verwirklichung des Erfindungsgedankens eine Rolle spielen, werden an Hand der Zeichnung an einigen usführungsbeispielen beschrieben. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung sich nicht nur auf die Träger, die unmittelbar mit Hilfe des erfindungs- gemässen Aufzeiehnungsverfahrens erzielt werden, erstreckt, sondern ebenso auf Träger, die durch Kopieren erhalten werden können. An diesen Trägern ist ebenso das typische Merkmal des erfindungsgemässen Aufzeichnungsverfahrens zu erkennen.
In den Figuren sind einfachheitshalber immer Träger in Form eines Films dargestellt, trotzdem
EMI2.3
anderer Form, z. B. scheibenförmige Träger, wie Schallplatten, anwenden.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Films mit einer doppelseitig modulierten Tonspur. Fig. 2 zeigt wie eine solche Spur mechanisch aufgenommen werden kann. In Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Filmteiles dargestellt, bei dem die Tonspur in der Breite einseitig moduliert ist. Fig. 4 zeigt, wie die Tonspur nach Fig. 3 mechanisch aufgenommen werden kann. Fig. 5 zeigt eine Draufsicht eines Filmteiles, der mit einer nach dem Intensitätsverfahren mechanisch hergestellten Tonspur versehen ist. Fig. 6 zeigt wie eine Tonspur nach Fig. 5hergestellt wird. Fig. 7zeigt einen Querdurehsehnitt längs der Linie VII-VII des Films nach Fig. 5 in vergrössertem Massstabe. Fig. 8 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Registrieren von Schwingungen auf mechanischem Wege, bei welcher die Erfindung angewendet wird.
Die in den Figuren gezeigten Filmstreifen sind Teile reiner Tonfilme. Selbstverständlich können diese Tonspuren auch Teile eines Bildtonfilms sein.
Der Film nach Fig. 1 zeigt eine doppelseitig modulierte Tonspur nach dem Amplitudenverfahren, welche mechanisch hergestellt worden ist.
Bei mechanischen Aufnahmeverfahren benutzt man z. B. einen Meissel nach Fig. 2 mit V-förmiger Schneide, die grössere oder kleinere Teile der Filmoberfläche wegschneidet, indem der Meissel sieh in einer Richtung, die einen Winkel von höchstens 900 mit der Trägerfläche bildet, in bezug auf den Träger bewegt (siehe Pfeile), während letzterer senkrecht zur Zeiehenebene gleichmässig fortbewegt wird.
Vorzugsweise ist der Träger aus drei Schichten zusammengesetzt, von denen die Tragschicht 1 vorzugsweise aus Zelluloid, die Schneidschicht 2 z. B. aus Gelatine und die Deckschicht. 3 aus einem
EMI2.4
mit Teilen der Sehneidsehicht 2 werden durch den Meissel entsprechende Teile der Deckschicht 3 entfernt. Wenn die Schichten 1 und 2 lichtdurchlässig sind, so ist die Aufzeichnung gleich nach der Aufnahme mittels durch den Film hindurchfallenden Lichtes optisch wiederzugeben. Es ist auch möglich, das Aufzeichnen zuerst in einem transparenten Träger vorzunehmen und diesen nachher mit der undurchsichtigen Deckschicht, 3 zu versehen um den für die Wiedergabe erforderlichen Unterschied hinsichtlich der Licht- durchlässigkeit zwischen der. Tonspur und ihrer Umgebung zu erreichen.
<Desc/Clms Page number 3>
Wenn der Meissel nicht schwingt und sich also unbeweglich in der Nullage befindet, wird eine nicht modulierte Spur bestimmter und konstanter Breite aufgezeichnet.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung wird nun in Abhängigkeit von der Schallintensität mit verschiedener nicht modulierter Spurbreite aufgezeichnet. Wenn Schwingungen maximaler Intensität registriert werden, so soll die verfügbare Spurbreite möglichst vollständig ausgenutzt werden.
Die unmodulierte Spurbereite muss dann die Hälfte der für die Aufzeichnung verfügbaren Breite sein.
Die Wellenspitzen werden einander bei maximaler Amplitude in der Mittelebene berühren. (Praktisch wird dies nicht der Falle sein, weil zweckmässig ein kleiner Zwischenraum gelassen wird, damit nicht eine unerwartete grössere Amplitude als vorausgesetzt wurde, eine Verzerrung der Aufzeichnung durch Überlappung der Wellenspitzen in der Mitte verursacht.) Die mittlere Schneidtiefe des Meissels ist dann maximal.
Werden kleinere Amplituden aufgezeichnet, so sieht man in der Spur, dass die nach innen gerichteten Wellenspitzen sich über einen gewissen Abstand voneinander entfernt haben. Weil bei der Wiedergabe der Schall nur durch die Modulation der Tonspur hervorgerufen wird und nicht durch die mittlere Licht- durchlässigkeit oder Tiefe bedingt wird, ist es möglieh, die unmodulierte Spurbreite derart zu verringern, dass die Wellenspitzen einander in der Mitte möglichst dicht nähern, damit die jeweilige Schneidetiefe niemals grösser als für die Aufzeichnung erforderlich ist.
Wie bereits im vorstehenden erläutert wurde, ist es praktisch schwierig, die Änderungen der Mittellage des Aufzeichnungsorgans und infolgedessen der Spurbreite kontinuierlich vorzunehmen.
Diese Änderung wird erfindungsgemäss stufenweise hergestellt. Zu diesem Zweck wird die Intensität des aufzuzeichnenden Schalls in mehrere Stufen unterteilt, z. B. in folgender Weise : Ist die Maximalintensität des aufzuzeichnenden Tones 40 Decibels, so werden die grössten Amplituden entsprechend einer Intensität von 30-40 Decibels bei maximaler unmodulierter Spurbreite aufgezeichnet. Die nächstfolgenden Amplituden entsprechend einer Intensität von 20-30 Decibels bei einer kleineren unmodulierten Spurbreite, 10-20 Decibells bei einer noch kleineren unmodulierten Spurbreite und die niedrigsten Amplituden, also entsprechend einer Intensität von 0-10 Decibells bei der kleinsten unmodulierten Spurbreite. Es wird dann also nach einem vierstufigen Verfahren gearbeitet.
Praktisch sind weniger Stufen genügend, und es sind mit zwei Stufen gute Ergebnisse zu erreichen.
Weil die Abhängigkeit zwischen Schallintensität und Amplitude nicht linear ist, empfiehlt es sich, die Intensitätsskala nicht in gleiche Teile zu unterteilen, so dass im Falle, wenn mit zwei Stufen gearbeitet wird, die Trennungsamplitude, wie bereits erwähnt wurde, am besten bei etwa dreiviertel der Maximalintensität angenommen wird.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 wird z. B. eine Maximalintensität von 40 Decibels aufgezeichnet, während die Trennintensität beim gewählten zweistufigen Verfahren bei 28 Decibels gelegt wird. Die Intensitäten zwischen 28 und 40 Deeibells werden bei einer unmodulierten Spurbreite A" aufgezeichnet (Strecke P). Die verfügbare Spurbreite A, in Wirklichkeit 2 mm, wird dann vollständig ausgenutzt. Die mittlere Spurbreite An ist 1 mm. Der Meissel M befindet sich in der Nullage in der voll gezeichneten Lage (Fig. 2). Die Intensitäten zwischen 0 und 28 Decibels werden bei einer unmodulierten Spurbreite Bn (Strecke Q) registriert. Der Meissel M befindet sich in der Nullage in der gestrichelt gezeichneten Stellung.
Wenn der Meissel nicht schwingt, also eigentlich eine Sehallintensität Null aufgezeichnet wird, wird eine unmodulierte Spur minimaler Breite (B, J hergestellt. Die Breite dieser Spur beträgt in diesem Falle 0'25 mm. Die ausgenutzte Spurbreite in der niedrigen Stufe ist dann 0'5 mm. Die Änderung der Nullage kann, wie es sich herausgestellt hat, leicht in zirka 1/50 Sek. automatiseh vorgenommen werden.
Fig. 3 zeigt eine einseitig modulierte Sehallspur nach dem zweistufigen Verfahren. Die Töne mit
EMI3.1
Töne mit einer Intensität unterhalb der Trennintensität werden bei einer kleineren mittleren Spurbreite B" aufgezeichnet. Die benutzte Spurbreite beträgt dann B. Mit Pi und Qi sind Strecken grösster bzw. kleinster Sehallintensität bezeichnet. Es erscheint klar, dass auf mechanischem Wege eine solche Spur mit einem Meissel nach Fig. 4 hergestellt werden kann, dessen Nullage erfindungsgemäss ebenfalls geändert werden kann (siehe gestrichelte Stellung in Fig. 4). Die Bewegungsrichtung des Meissels ist mit dem Pfeil angegeben. Der Träger bewegt sieh beim Registrieren senkrecht zur Zeichenfläche.
In den Fig. 5,6 und 7 ist die Anwendung der Erfindung dargestellt bei der mechanischen Tonaufzeichnung nach dem Intensitätsverfahren. Wie beim Amplitudenverfahren besteht auch hier der Träger vorzugsweise aus drei Schichten 1, 2 und. 3 (siehe Fig. 6 und 7). Die Schneidsehicht 2 ist derart beschaffen, dass eine lineare Lichtabsorption erhalten wird. Die Tonspurbreite wird nicht moduliert, so dass die Deckschicht 3 nur den Zweck hat, die Umgebung der Spur vollständig lichtundurchlässig zu machen, weil dies durch die Sehneidschieht 2 nur annähernd erzielt werden kann.
Gemäss den Figuren wird wieder nach dem zweistufigen Verfahren gearbeitet. Der Meissel M mit gerader Schneide schwingt in der Pfeilrichtung (Fig. 6) von und zu der Trägeroberfläche und hat
EMI3.2
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
dargestellt. Die Amplituden der Schallintensitäten unterhalb der Trennungsintensität werden bei einer mittleren Schneidtiefe B"aufgezeichnet. Der Meissel befindet sich dann in der Nullage in der gestrichelt dargestellten Stellung (Fig. 6). In den Figuren sind weiter mit U und V Strecken bezeichnet, die mit der Meisselnullage für Sehallintensitäten oberhalb bzw. unterhalb der Trennungsintensität aufgezeichnet sind.
Dadurch, dass der Meissel möglichst wenig tief in dem Schneidmaterial arbeitet, wird die Schneide geschont, während überdies der Vorteil erreicht wird, dass die Lichtabsorption in der Schneidschicht möglichst gross ist. Die Nebengeräuschfreiheit bei der optischen Wiedergabe wird also maximal sein.
Im nachstehenden soll an Hand der Fig. 8 eine Vorrichtung beschrieben werden, die die Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ermöglicht. Bei der bezeichneten Vorrichtung wird vorausgesetzt, dass man zwei bestimmte Stufen im Intensitätsbereich (bei Tonschwingungen im Schall- stärkebereich) gewählt hat.
Der Verstärker V führt die verstärkten, den Amplituden der aufzuzeichnenden Schwingungen entsprechenden Ströme, also z. B. Mikrophonströme, einer Spule 8 zu, die einen magnetischen Kreis (Polschuhe G) beeinflusst, wodurch der Anker K, der an seinem Ende den Meissel M trägt, bewegt wird.
Dieser Meissel kann nach Fig. 2,4 oder 6 ausgebildet sein, je nachdem, ob nach dem Amplitudenprinzip mit doppelseitig oder einseitig modulierter Spur oder nach dem Intensitätsprinzip gearbeitet wird. Der Film, der senkrecht zur Zeichenfläche beweglich gedacht ist, ist mit F bezeichnet. Das Magnetsystem ist mit dem Gehäuse H am Arm R befestigt, der um den Punkt X drehbar ist. Durch Änderung der Lage dieses Armes, also durch Drehung desselben um Punkt X, ändert sich die Nullage des Meissels M. Das Ende des verlängerten Teiles Bi des Armes R wird von der Druckfeder D gegen den festen Anschlag 1 gepresst. In dieser Stellung des Armes Rist die mittlere Schneidtiefe des Meissels minimal, d. h. er befindet sich in der Lage zum Aufzeichnen der kleineren Intensitäten.
Von den den aufzuzeichnenden Schwingungen entsprechenden Strömen wird hinter dem Verstärker V ein Teil abgezweigt und dem zweiten Verstärker V1 zugeführt, mit dem gegebenenfalls ein Gleichrichter verbunden ist. Zweckmässig wird dieses Gerät mit einem Apparat zum Messen der aufgezeichneten Schwingungsenergie ausgestaltet, damit man es in der Hand hat, eine Übersteuerung des Aufzeiehnungsorgans und demzufolge eine Verzerrung der Aufzeichnung zu vermeiden. Der verstärkte und gegebenenfalls gleichgerichtete Teil der aufzuzeichnenden Ströme wird der Spule 8r eines Relais zugeführt. Dieses Relais ist in einem Stromkreis aufgenommen, in dem ausser einer Gleichstromquelle B,. eine Spule 81 und ein Amperemeter geschaltet sind.
Wenn die Schwingungsintensität eine vorher bstimmte Grenze überschreitet, wird der Anker des Relais von der Spule 8,. verstellt, derart, dass der genannte Stromkreis durch die Spule 81 über die Kontakte Ka geschlossen wird. In der Spule 81 ist ein beweglicher Eisenkern N angeordnet, der mittels der Stange T, der Scheibe L und der Druckfeder D1 mit der Gegenseite des Armes N1 (in bezug auf die Seite der Druckfeder D) in Berührung steht. Wird jetzt von dem Relais der Stromkreis durch die Spule 81 geschlossen, so wird der Eisenkern N weiter in die Spule gezogen und der Arm jRi entgegen der Wirkung der Druckfeder D gegen den zweiten festen Anschlag 11 gedrückt.
Hiedurch ändert sich die Nullage des Meissels derart, dass Schwingungen grosser Intensität, d. h. über der Trennungsintensität, aufgezeichnet werden können. Das mechanische Relais kann auch durch eine oder mehrere gittergesteuerte Entladungsröhren ersetzt werden. Diese Röhren, die unter dem Namen"Glühfadenrelais"bekannt sind, weisen gegenüber mechanischen Relais den Vorteil auf, dass sie praktisch ohne Trägheit arbeiten und ihre Verwendung auch viel einfacher ist. Am Gitter der Röhre führt man dann die Ströme des Verstärkers V1 zu. Man verwendet vorzugsweise mehrere solcher Röhren, wenn man in mehr als zwei Stufen arbeitet.
Im Prinzip lässt sich die dargestellte Vorrichtung auch für optische Aufnahmeverfahren verwenden.
Der Meissel und Zugehör wird dann durch das optische Aufzeichnungsorgan, beispielsweise einem Oszillographen ersetzt, wobei mit der Spule 81 die Nullage dieses Aufzeichnungsorgans stufenweise geändert werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Herstellung einer optisch zu reproduzierenden Schwingungsaufzeichnung, insbesondere einer Tonaufzeichnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Nulllage des Aufzeichnungsorgans in Abhängigkeit von der Grösse der aufzuzeichnenden Amplitude auto- matisch oder von Hand stufenweise geändert wird.