Verfahren zur elektrooptischen Abtastung von Schwingungsaufzeichnungen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur elektrooptischen Abtastung und Wiedergabe von Schwingungsaufzeichnun gen. Diese Aufzeichnungen, die vorzugsweise Tonspuren entsprechen, können gemäss einem der bekannten Verfahren in Amplituden sehrift, d. h. einer Aufzeichnung veränder licher Breite und konstanter Durchlässigkeit, oder aber in Intensitätsschrift konstanter Breite aufgezeichnet sein.
Ausserdem ist noch eine Schwingungsaufzeichnung in .der Form eines Oszillogramms als eine Linie konstan ter Breite und mit wechselndem Abstand von dem Rand der Spur möglich.
Es ist bekannt, die oben beschriebenen Schwingungsaufzeichnungen mit Hilfe eines schmalen Schlitzes abzutasten, durch den hindurch das Licht der Schwingungsspur ein photoelektrisches Element erreicht. Bei die ser Abtastungsweise wird das auf die Photo- zelle fallende Licht gleichfalls durch die LTnreinigkeiten und die Unebenheiten, die sich in dem mehr oder weniger transparenten Teil der Spur befinden, moduliert.
Diese Mo- dulation wird von der Photozelle gleichfalls in elektrische Wechselspannung umgesetzt und in der Wiedergabevorrichtung als das be kannte Grundgeräusch hörbar gemacht. Zur Unterdrückung dieses störenden Geräusches ist es bekannt, bereits bei der Aufzeichnung oder der gopierung der Aufzeichnung bei Amplitudenschrift den transparenten Teil möglichst klein zu halten bezw. bei Inten sitätsschrift die mittlere Transparenz klein zu halten.
Es ist ausserdem bekannt, bei derWieder- gabe von Tonspuren in Amplitudenschrift mit Hilfe einer verschiebbaren Blende die transparenten Teile möglichst abzudecken.
Bei Aufzeichnungen in Amplitudenschrift wird die augenblickliche Breite der Spur durch die augenblickliche Grösse des aufzu zeichnenden Schalldruckes bedingt. Diese Breite ist also massgebend für den wieder zugebenden Schall. Der Grad der Transpa renz ist im Prinzip konstant, wird aber durch Beschädigung und Verunreinigung der Spur beeinflusst. Bei Aufzeichnungen in Intensitätsschrift mit der üblichen konstanten Spurbreite soll die augenblickliche Transparenz durch den Verlauf der Schwingungen bestimmt werden. Verunreinigung der Spur führt örtlich stets eine Verringerung der Transparenz herbei.
Bei oszillographischen Aufzeichnungen in Form einer durchsichtigen oder undurchsich tigen Linie konstanter Breite in einer für Licht undurchlässigen bezw. durchlässigen Umgebung bestimmt die wiederzugebende Amplitude den Abstand dieser Linie von einer der Seiten der Spur.
Die Erfindung hat den Zweck, die Schwin gungsaufzeichnungen derart elektrooptisch abzutasten und elektrisch wiederzugeben, dass die stets auf der Aufzeichnung vorhandenen Lnreinigkeiten und die Beschädigungen der Spur nicht zur Wiedergabe beitragen können.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfin dung wird die Schwingungsaufzeichnung von einem sich quer zur Achse der Spur hoch- frequent bewegenden Lichtstrahl abgetastet. Das von der Spur modulierte Licht, z. B. das Licht, das die Spur durchlässt oder bei epi- skopisch abzutastenden Spuren reflektiert, wird von einem photoelektrischen Element aufgefangen, von dem das Licht in einen elektrischen Strom umgesetzt wird, der einem Verstärker zugeführt wird, derart, dass Un- reinigkeiten und Beschädigungen der Spur im wesentlichen nicht zur Wiedergabe beitragen können.
Durch den sich hochfrequent senkrecht zur Spurachse bewegenden Lichtstrahl wird nämlich erreicht, dass die Wirkung des für die Wiedergabe massgebenden Elementes der Aufzeichnungsspur und die Wirkung der Unreinigkeiten und Beschädigungen der Spur im Photozellenstrom trennbar vorhanden sind. Gemäss den bekannten Abtastverfa.hren sind dagegen diese Wirkungen in dem Photozel- lenstrom niemals trennbar vorhanden, wes halb es nicht möglich war, die Wirkungen der Unreinigkeiten und Beschädigungen zu eliminieren. Diese Eliminierung kann auf verschiedene Weisen erfolgen.
Die Abtastung der Spur hat zweckmässig mit einer derart hohen Frequenz zu erfolgen, dass die Aufzeichnung während einer ein zigen Abtastung nicht merkbar verschoben wird, da sonst die gleiche Verzerrung wie bei einem schiefstehenden Abtastschlitz ent stehen würde. Diese Verzerrung lässt sich nötigenfalls in der Weise gänzlich vermei den, dass die Bewegungsrichtung des Abtast- lichtstrahls schief in bezug auf die Achse der Spur gestellt wird.
Die Abtastfrequenz muss praktisch oberhalb der höchsten Frequenz der Schwingungsaufzeichnung liegen und sich von letzterer mit elektrischen Mitteln leicht abtrennen lassen. Zur Abtastung von Ton spuren ist eine Abtastfrequenz von minde stens 50 000 Hz empfehlenswert. Die höchste Abtastfrequenz wird durch die Eigenschaf ten der Abtast-, Wiedergabe- und Verstär- kervorrichtungen bedingt.
Wird eine Aufzeichnung in Amplituden schrift abgetastet, so ist nur das Element Spurbreite, also bei jeder Abtastperiode die Zeitdauer des durchgelassenen Lichtes für die augenblickliche Amplitude massgebend. Das Element Grösse der Transparenz enthält alle Abweichungen infolge von Unreinigkei- ten in der Spur und Beschädigung dieser Spur. Letzteres Element wird mittels einer geeigneten elektrischen Sperrvorrichtung ausserhalb der Wiedergabe gehalten.
Bei Intensitätsschrift herrscht während einer Abtastperiode bei unbeschädigten Spu ren eine bestimmte Transparenz, deren Grösse im Zusammenhang mit der konstanten Spur breite einen unveränderlichen Wert hat. Be schädigung oder Verunreinigung der Spur kennzeichnet sich als eine örtliche Verringe rung der Transparenz, d. h. als eine vorüber gehende Verringerung der Intensität des Ab tastlichtes. Die Verunreinigungen sind näm lich fast immer lichtundurchlässig.
Kratzer oder dergleichen ergeben eine derartige , Lichtbrechung, dass das Abtastlicht die Photozelle nicht oder in verringertem Masse erreicht. Zur Vermeidung dieser Unregel mässigkeiten wird die höchste Lichtstärke jeder Abtastperiode während dieser Periode gemessen und für die Wiedergabe benutzt.
Bei einem Oszillogramm wird mit elek trischen Mitteln. der Abstand, d. h. die Zeit dauer, zwischen dem Auftreten .der Licht änderung infolge der Oszillogrammlinie und dem Ende der Abtastperiode gemessen. Un- reinigkeiten und .dergleichen können hier nur störende Nebengeräusche verursachen, wenn sie gerade auf der schmalen durchlässigen Linie liegen.
Diese Chance ist wesentlich ge ringer als bei einer normalen,Spur ;sogar bei Anwendung von Spurbreitenverringerung bei schwacher Modulation..
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben ge nannten Verfahrens. Dieselbe zeichnet sich aus durch eine Kathodenstrahlröhre mit einem fluoreszierenden Schirm, auf dem ein Licht fleck erzeugt wird, einen Hochfrequenz sehwingungsgenerator,dessen Spannung einer Ablenkvorriehtung an der Kathodenstrahl- röhre zugeführt wird, so dass sich ein opti sches Bild dieses Lichtflecks auf der Ton spur des Films hochfrequenz quer zu der Be wegungsrichtung des Films bewegt, eine Photozelle,
auf die das durch die Tonspur hindurchfallende Licht geworfen wird und einen hinter dieser Photozelle angeschalteten Verstärker. Letzterer lässt z. B. nur Ampli- tudenänderungen oberhalb eines bestimmten Wertes durch.
Nachstehend werden an Hand der beilie genden Zeichnung beispielsweise Ausfüh rungsformen des Verfahrens und der Vor richtung nach der Erfindung näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Ab tastung von Tonspuren dargestellt.
In Fig. 2 ist der Verlauf der Lichtinten- sitäten auf dem photoelektrischen Element während der Abtastung einer Tonspur mit Breitenänderungen graphisch dargestellt.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Schaltung zur Verstärkung und Hörbarmachung der ab getasteten Tonfrequenzen dargestellt.
Fig. 5 zeigt den Verlauf der von dem photoelektrischen Element herrührenden elek trischen Spannungen in den verschiedenen Stufen der Verstärkervorriehtung. In Fig. 6 ist eine weitere Schaltung zum Hörbarmachen der abgetasteten Schwingun gen dargestellt.
In Fig. 7 ist der Verlauf der Stromkur ven in der Schaltung nach Fig. 6 .graphisch angegeben.
In Fig. 8 ist der Verlauf der Lichtinten- sitäten auf dem photoelektrischen Element während der Abtastung einer Tonspur in Intensitätsschrift graphisch .dargestellt.
In Fig. 9 ist eine Schaltung zur Verstär kung und Hörbarmachung der Lichtinten- sitäten nach Fig. 8 dargestellt, und in Fig. 10 ist der Verlauf der Wechsel spannungen in 'den verschiedenen Stufen die ser Schaltung graphisch angegeben.
In Fig. 11 ist der Verlauf der Lichtinten- sitäten auf dem photoelektrisohen Element während der Abtastung einer aus einer durchsichtigen Linie konstanter Breite, aber wechselnder Lage bestehenden Tonspur gra phisch dargestellt.
Fig. 12 zeigt eine Schaltung zur Verstär kung und Hörbarmachung der Schwingungen nach Fig. 11.
In Fig. 13 sind die Stromkurven in den verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 12 graphisch dargestellt.
In Fig. 1 ist 10 eine Kathodenstrahlröhre, die auf die übliche Weise mit den erforder lichen Elektroden und mit einer Spannungs quelle zur Erzeugung eines. Elektronenstrahls in dieser Röhre versehen ist. Dieser Elek tronenstrahl trifft auf einen lumineszieren den Schirm 11 und bildet auf letzterem einen Lichtfleck. Die Richtung dieses Elektronen strahls kann durch die Zufuhr von elektri schen Strömen an die Spulen 12 in einer Ebene senkrecht zu der Achse dieser Spulen geändert werden, so dass auch die Lage des Lichtflecks auf dem Schirm 11 veränderlich ist.
Mittels eines Generators 13, der eine Hochfrequenzschwingung erzeugt, wird die ser Elektronenstrahl hochfrequent hin und her bewegt, so dass sich auch der Lichtfleck 11 auf dem Schirm 11 gleichfalls in geraden Linien hin und her bewegt. Für das Auge ist auf dem Schirm eine leuchtende Linie 14 sichtbar.
Die Form der Stromkurve des Generators 13 bestimmt die Art der Bewegung des Lichtflecks. Wird vom Generator 13 eine Sägeza.hnschwingung erzeugt, so bewegt sich der Lichtfleck gleichmässig von dem einen zum andern Ende während einer bestimmten Zeitdauer.
Die Rückkehr erfolgt dann in einer äusserst kurzen Zeit. Auch ist es möglich, den Generator eine Dreiecksehwingung er zeugen zu lassen. Der Lichtfleclz wird in die sem Fall regelmässig hin und her bewegt.
Um verschiedenen an die Bewegung des Lichfleeks stellbaren Anforderungen zu ge nügen, sind noch verschiedene andere Formen von Stromkurven möglich.
Auch ist üs möglich, die R.ixch@iehrbe@@#e- gung des Lichtflecks unsichtbar erfolgen zu lassen, d. h. den Elektronenstrahl während der Rüekkehrperiode zu unterbrechen. Es ist zu diesem Zweck notwendig, den Gene rator 13 mit den diesen Elektronenstrahl er zeugenden Elektroden zu verbinden. Das eine und das andere ist bereits aus der Bildtele- graphietechnik bei der Liniena-btastung von Bildern bekannt.
Der Lichtfleck wird mittels eines Linsen systems 15 auf der Tonspur 17 des Film streifens 1.6 verkleinert abgebildet. Dieser Filmstreifen 16 bewegt sich gleichmässig in der Richtung des Pfeils 18, so da.ss der sieb hin und her bewegende Lichtfleck die Ton spur 17 regelmässig abtastet. Das durch den durchsichtigen Teil der Tonspur hindurch fallende Licht wird auf eine pbotoelektrisclie Zelle 1.9 geworfen.
Die auf diese Zelle auf treffenden Lichtänderungen werden in ent sprechende Stromänderungen umgesetzt und einer -nachstehend näher zu beschreibenden elektrischen Verstärkervorrichtung zuge führt.
In Fig. 2 ist der Verlauf der Lichtinten sität während der Abtastung der Tonspur 17 in Amplitudenschrift graphisch dargestellt. Als Abszisse wurde die Zeit aufgetragen, während die Ordinaten die auf die Photozelle auftreffende Lichtintensität darstellt.
Im vorliegenden Falle wurde angenom men, dass die Kathodenstrahlröhre, 10 von einer vom Generator 13 herrührenden Säge zahnschwingung gesteuert wird, so dass die Zeit, während der der Lichtfleck von der einen äussersten Lage zur Anfangslage zurückkehrt, gegenüber der Abtastzeit 20 sehr kurz ist. Während des ersten Teils der Abtaststrecke streicht -das Bild des Licht flecks über den geschwärzten Teil der Ton spur, so dass praktisch kein Licht die Photo zelle erreicht (Zeitdauer 21). Dann wird der durchsichtige Teil der Tonspur gekreuzt (Zeitdauer 22), wobei all das Licht des Lichtflecks auf die Photozelle gelangt.
Dann folgt wiederum ein geschwärzter Teil der Spur, bei dem kein Licht auf die Photozelle gelangt (Zeitdauer 21). Während der äusserst kurzen Zeit der Rükkehr 23 des Lichtflecks in die Anfangslage wird ein Lichtstrahl kur zer Dauer in Richtung der Photozelle durch gelassen. Die oben beschriebene Erscheinung wiederholt sich periodisch hochfrequent bei jedem Gang des Lichtflecks über die Ton spur.
Sind in der Tonspur Unreinigkeiten oder solche Kratzer in der Gelatine vorhan den, dass infolge der Lichtbrechung dieser Kratzer kein Licht oder eine geringere Licht menge auf die Photozelle gelangt., so ist während der Beleuchtungszeitdauer 22 eine Unterbrechung 24 merkbar.
Diese Unterbrechung würde bei Ab tastung der Tonspur gemäss einem bekannten Verfahren das Grundgeräusch herbeiführen. Dadurch jedoch, dass nicht die gesamte durch gelassene Lichtintensität, sondern lediglich die Zeitdauer 22, zwischen Anfang und Ende der Abtastung des lichtdurchlässigen Teils der Spur gemessen und für die Wiedergabe benutzt wird, wird eine etwaige Unterbre chung von kurzer Dauer 24, wie sie durch die Unreinigkeiten in der Tonspur verursacht wird, die das bekannte Grundgeräusch her beiführen, dem Wiedergabeapparat nicht zu geführt. Das Grundgeräusch wird auf diese Weise bei der Wiedergabe unterdrückt.
Die Schaltung, mittels deren solcheUnter- brechungen kurzer Dauer unterdrückt wer den können, wird an Hand,der Fig. 3 beschrie- ben. Es wird dabei ein Lichtbündel 25, das in der Bewegungsrichtung des Lichtflecks über die Tonspur eine gewisse Längenabmes sung hat, .oder aber ein Lichtfleck 26 benutzt, der in dieser Richtung aus zwei Teilen be steht. In beiden Fällen wirkt die Intensität des auf die Photozelle 19 auftreffenden Lichtes niemals ganz bis zum Nullwert, so lange die Lichtunterbrechung in der Rich tung senkrecht zur Achse der Tonspur klei ner als die Länge des Lichtflecks 25 oder der beiden Lichtflecke 26 zusammen ist.
Die Stromkurve der Photozelle 19, erhält infolge .dessen den Charakter ,der in Fig. 5 4arge- stellten Kurve 27. Die Lichtunterbrechung von kurzer Dauer 24 aus Fig. 2 ist zwar als eine vorübergehende Stromverringerung 28 bemerkbar, aber der :Strom sinkt nicht auf den Nullwert herab.
Die von der Photozelle 19 herrührenden Spannungen werden unter Zwischenschal- tung der üblichen Kopplungselemente dem Steuergitter einer Fünfpolelektronenröhre 29 zugeführt, die mit einer niedrigeren Anoden spannung als die normale arbeitet. Die Kurve 30, die die Beziehung zwischen Anodenstrom <I>Ja</I> und Gitterspannung Vg einer derartigen Röhre angibt, ist in Fig. 5 dargestellt.
Diese Charakteristik ist ziemlich steil und weist in der Nähe des Nullwertes der Gitterspannung einen flachen Teil 31 auf, bei dem sich der Anodenstrom nicht mehr ändert, sogar bei etwas schwankender Gitterspannung. Dieser Umstand wird dazu ausgenützt, um die ge ringen Wechselspannungen 32 der Photozelle 19 infolge der Minimumbeleuchtung des ge schwärzten Teils der Tonspur und des Photo- zellengeräusches in dieses Gebiet fallen zu lassen. Diese unerwünschten Wechselspan nungen werden in diesem Falle nicht geson dert verstärkt.
Die Änderungen der Magi- mumwechselspannungen der Photozelle 19 sowie die Spannungsänderung 28 infolge von Unreinigkeiten in der Spur und des Photo- zellengeräusches bei Vollbeleuchtung fallen dabei in das Gebiet der negativen Gitter spannung, bei dem der Anodenstrom Null ist. Diese kleineren Stromänderungen werden somit auch nicht weiter durchgelassen.
Die Fünfpolröhre in der beschriebenen Schaltung dient also als Amplitudensieb, mit einer "alles oder nichts" Charakteristik, .das nur bei Amplituden oberhalb eines bestimmten Wertes einen Strom unveränderlicher Grösse durchlässt und unterhalb dieses Wertes auf hält.
Der Stromverlauf auf der Anodenseite der Röhre hat also den Verlauf der Kurve 33 in Fig. 5. Diese Kurve weist periodisch Spitzen 34 auf mit einer der Abtastfrequenz der Kathodenstrahlröhre 10 entsprechenden Frequenz.
Hinter der Fünfpolröhre 29 ist ein Fil ter 35 geschaltet, das nur diejenigen Fre quenzen durchlässt, die für die Schallwieder gabe von Wichtigkeit sind, z. B. nur die Fre quenzen unterhalb 15 000 Hz. Die Spitzen 34, die mit einer hohen Frequenz, z. B. von 60 000 Hz, auftreten, erreichen also !die wei tere Niederfrequenzverstärkervorrichtung 36 nicht.
Dieses Filter lässt ebensowenig die den abgetasteten durchsichtigen Teilen der Ton spur entsprechenden elektrischen Wellen 37 durch, die gleichfalls mit der Frequenz von 60 000 Hz vorkommen. Die Änderung der Oberfläche zwischen je zwei aufeinanderfol- genden Wellen 37 ist jedoch der Änderung in den Abtastzeiten 22 des durchsichtigen Teils. der Tonspur 17 proportional.
Die Fre quenz dieser Änderung ist gerade die Fre quenz der abgetasteten Schallaufzeichnung 17, die im Bereich der hörbaren Frequenzen liegt und somit vom Filter 35 wohl durch gelassen wird. An dem Eingang des Verstär kers 36 treffen somit nur Wechselspannun gen ein, die den in der Tonspur 17 aufge zeichneten Schwingungen porportional sind. Diese Spannungen werden im Verstärker 36 verstärkt und dem Wiedergabelautsprecher 38 zugeführt.
Die durch Unreinigkeiten in der Spur und durch das Geräusch in der Photozelle herbeigeführten elektrischen Weeh- selspannungen werden also nicht wieder gegeben.
In Fig. 4 ist eine Schaltung dargestellt. mittels deren gleichfalls die Liehtä.nderun- gen nach Fig. 2 hörbar gemacht werden kön nen, ohne dass auch das Grundgeräusch der Tonspur wiedergegeben wird. ES kann in diesem Fall ein Lichtbündel 40 benutzt wer den, das im Gegensatz zum Bündel in Fig. 3 so klein wie möglich ist, insofern es mit den Anforderungen einer genügenden Lichtstärke für die Photozelle vereinbar ist. Als solches kann z.
B. ein Lichtbündel mit einem Durch messer von 10 Mikron, das höchstens einem Viertel der gerade noch. wiederzugebenden Wellenlänge entsprechen soll, benutzt wer den, so dass bei einer Filmgeschwindigkeit von 45,6 ein je Sekunde und einer Abt.astfre- quenz von etwa 45 000 Hz Schwingungen mit einer Frequenz von
EMI0006.0014
noch abgetastet werden können. Die Abfla chung der Unebenheiten 24 in dem auf eine Photozelle fallenden Lichte, die gemäss Fig. 3 infolge der Form des Lichtbündels erhalten werden, wird hier auf elektrische Weise be werkstelligt.
Hinter die Photozelle 19 ist nämlich ein Kondensator 41 geschaltet, der eine derartige Kapazität besitzt, dass er die Hoehfrequenzabtastschwingungen nicht merk bar abflacht, sondern Unregelmässigkeiten von höherer Frequenz in diesen Sehwingiin- gen, wie z. B. infolge einer Unterbrechung 24, teilweise gedämpft werden. Parallel zu diesem Kondensator 41 ist ein Widerstand 42geseha.ltet, über den sieh dieser Konden sator entladen kann.
Die Grösse dieses Wi derstandes 42 ist in bezug auf die Kapazität des Kondensators 41 derart gewählt, dass die Reaktanz des Kondensators bei der Abtast- frequenz der Grösse des Widerstandes 42 an nähernd gleich ist.
Infolge dieser Abflachung wird eine Spannungskurve erhalten, die durch die Kurve 27 in Fig. 5 dargestellt wird. Die weitere Verstärkung dieser Wechselspan nung erfolgt dann vollkommen entsprechend dem an Hand der Fig. 3 beschriebenen Ver fahren.
In Fig. 6 ist eine Schaltung dargestellt, mittels deren das gleiche Ergebnis wie mit der Schaltung nach Fig. 3 erzielt werden kann, nämlich eine Verstärkung der Schwin gungen grösserer Amplitude unter Aussie- bung der von dem Geräusch von Film- und Photozelle herrührenden kleineren Wechsel spannungen. An Stelle der Fünfpolverstär- kerröhre 29 sind hier zwei Dreipolröhren 43 und 44 vorhanden, die in Kallirotronsclial- tung miteinander verbunden sind (siehe den Aufsatz von L. B.
Turner in "Radio Review", 1, l920).
Der Ausgang der Röhre 44 ist wiederum auf das Gitter der Röhre 43 zurückgekop pelt, so dass die Charakteristiken 46 und 47 in Fig. 7 der Röhren 43 bezw. 44 stets einen gemeinsamen funkt haben müssen, in .dein der Komplex dieser Röhren arbeitet.
Für die Kurven 46 und 47 stellt die Ordinate die Spannung R,. Ja44 und die Abszisse die Spannung R, <I>.</I> Ja43 vor, wobei Ja43 bezw. Ja44 die Anodenströme der Röhren 43 und 44 und R, und Rdie in Fig. 6 bezeichneten Widerstände bedeuten. Die Kurve 46 ent spricht der Anodengittercharakteristik der Röhre 43 und die Kurve 47 derjenigen der Röhre 44. Der erste Teil der Schaltung ent spricht der Fig. 3.
Die Abflachung wird da durch erzielt, da.ss dem Lichtbündel 25 in der Bewegungsrichtung eine gewisse Längenab messung gegeben wird. Von der Photozelle 19 wird dein Gitter der Röhre 43 eine Span nung zugeführt, deren Verlauf durch die Kurve 45 in Fig. 7 graphisch dargestellt ist. Durch das Anlegen dieser Spannung ändert sich der Wert der Gitterspannung der Röhre 43, so dass die Charakteristik 46 zu kleine ren negativen Spannungen verschoben wird, nach 46'. Der Arbeitspunkt 48 :der Röhren wird im einzigen gemeinsamen Punkt zwi schen den Charakteristiken 46 bezw. 46' und 47 festgelegt. Solange die angelegte Span nung nicht im genügenden Masse abnimmt.
um die negative Gitterspannung derart an steigen zii lassen, dass die Charakteristik 46 auf den andern gemeinsamen Punkt 49 hin überspringt, fahren die Röhren fort. im Punkt 48 zu arbeiten. Nur Spannungsänderungen in der Kurve 45 oberhalb einer bestimmten Grösse können also die Verschiebung des Ar beitspunktes von 48 und 49 bewirken. An dem Gitter der Dreipolröhre 85 trifft also eine Spannung gemäss der Kurve 39 ein. Dieser Dreipolröhre folgt ein Filter 35.
Die Schallschwingungen werden dann auf ähn liche Weise wie in Fig. 3 beschrieben wurde weiter verstärkt und in einer Wiedergabevor- üchtung in akustische Schwingungen umge setzt. Es ist einleuchtend, dass auch andere Mittel, die eine dem oben angegebenen Ver fahren entsprechende Relaiswirkung ergeben, anwendbar sind.
Insbesondere sollten Relais, die erst an sprechen nachdem sie während einer be stimmten Zeit erregt worden sind, bereits Störungen unterdrücken, auch ohne dass zu diesem Zweck die Wirkung dieser Störungen durch Abflachung verringert worden ist.
In Fig. 8 ist der Verlauf der Intensität des auf die Photozelle auffallenden Lichtes dargestellt, wenn eine Tonspur gemäss der Intensitätsschrift abgetastet wird. Auf der Abszisse ist die Abtastzeit aufgetragen, wäh rend die Ordinate die Intensität des auf die Photozelle fallenden Lichtes darstellt. Im vorliegenden Falle wird angenommen, dass die Kathodenstrahlröhre 10 von einer vom Generator herrührenden, Sägezahnschwin- gung gesteuert wird, so dass der Zeitraum, während dessen der Lichtfleck von der einen äussern Lage in die Anfangslage zurückkehrt, gegenüber der Abtastzeit 52 sehr kurz ist.
Während des ersten Teils der Abtaststrecke streicht das Lichtfleckbild über die schwar zen Ränder 50 der Tonspur 51, die bei Ton spuren in Intensitätsschrift zur Begrenzung der Spur stets vorhanden sind. Während die ses Zeitraumes gelangt praktisch kein Licht 53 auf die Photozelle. Dann wird der mit Tonschrift versehene mehr oder weniger ge schwärzte Teil der Spur abgetastet, so dass je nach 'dem örtlichen Grad der Schwärzung eine grössere oder kleinere Lichtmenge 54 auf die Photozelle fällt. Da die Spurbreite kon stant ist, ist der Zeitraum, während dessen Licht auf die Photozelle fällt, in jeder Ab Lastperiode gleich.
Dieser Zeitraum kann somit bei Intensitätsschrift kein Mass für die wiederzugebende Amplitude bilden. Nach der Abtastung der Tonschrift begegnet der Licht fleck wiederum dem geschwärzten Rand 50, so dass wiederum eine kurze Zeit 53 sehr ge ringer Lichtintensität folgt. Bei der beschleu nigten Rückkehr des Flecks in die Ausgangs lage fällt während einer ,sehr kurzen Zeit 55 Licht auf die Photozelle.
Bei der Abtastung der Tonspur folgen also, die kurzen Zwischenflimmer 55 ausser acht lassend, Lichtmengen wechselnder In tensität aufeinander. Kommt in einem Teil der Spur örtlich ein Schmutzteilchen oder ein Kratzer in der Gelatineschicht vor, so folgt eine kurz dauernde Unterbrechung 56 der gewöhnlich gleichmässigen Lichtinten sität 54. Diese Unterbrechung verursacht beim bekannten Abtastverfahren das Grund geräusch. Es kommt praktisch nicht vor, dass die Tonspur 51 derart beschädigt ist, dass örtlich eine grössere Lichtdurchlässigkeit vor handen ist.
Die sich meist auf einer Tonspur ab setzenden Filmverunreinigungen sind nahezu immer lichtundurchlässig. Lichtdurchlässige Teile sowie oberflächliche Kratzer in der Filmemission ergeben eine derartige Licht brechung, dass ein Teil des auffallenden Lichtes nicht auf die Photozelle gelangt. Diese Teile sind daher für die Photozelle auch als undurchlässig zu betrachten.
Um das Grundgeräusch infolge von Ver unreinigungen der Tonspur bei der Wieder gabe unhörbar zu machen, ist es notwendig, dass örtliche Verringerungen 56 der Licht intensität 54 eliminiert werden.
Zu diesem Zweck werden die Photozel- lenströme einer Schaltung zugeführt, die nur auf die Magimumintensitäten 54 reagiert. Eine derartige Schaltung für Spitzengleich riehtung ist in Fig. 9 dargestellt. Das Licht des Lichtbündels 40, das durch die Tonspur 51 hindurch auf die Photozelle 19 auftritt, erzeugt in letzterer Wechselspannungen, die durch die Kurve 57 in Fig. 10 graphisch dar- gestellt sind. Diese Wechselspannungen wer den über einen Gleichrichter 58 einem Kon densator 59 zugeführt.
Dieser Kondensator lädt sich über den Gleichrichter 58 stets bis zur höchsten augenblicklichen Weebselspa.n- nu.ng 60 auf, die durch die Maximuznlicbt- intensität 54 hervorgerufen wird. Die Ent ladung dieses Kondensators über den K.opp- lungswiderstand 61 im Photozellenstromkreis ist infolge des Vorhandenseins des nur in einer einzigen Richtung stromdurchlassenden Gleichrichters 58 unmöglich.
Plötzliche Stromverrinberungen 62 infolge der augen blicklichen Liehtunterbreehung 5f> können den Kondensator 59 also nicht entladen. Diese augenblicklichen Stromunterbrechungen ha ben mithin bei der weiteren Verstärkung keinen Einfluss.
Der Kondensator 59 muss sieh jedoch wohl in dem Zeitraum zwischen zwei aufein- anderfolgenden Schwingungen der höchsten zu übertragenden Tonfrequenz entladen kön nen. Zu diesem Zweck ist parallel zu diesem Kondensator ein Widerstand 63 geschaltet. Dieser Widerstand ist gross im Vergleich zu der Reaktanz des Kondensators 59 bei der Freciuenz der Abtastung, die z. B. 60 000 Hz betragt.
Für die höchste Tonfrequenz, z. B. 15 000 Hz, soll dieser Widerstand 63 jedoch von der gleichen Grössenordnung wie die Reaktanz des Kondensators 5 9 sein.
An den Enden des Widerstandes 63 liegt also eine Spannung, deren Verlauf durch die Kurve 64 in Fig. <B>10</B> angegeben ist. Die hohe Abtastfrequenz und die augenbliekliehen Unterbrechungen infolge von Unreinigkeiten und Kratzen in der Spur sind pra.ktiseh eli miniert. Diese Spannung kann ohne weiteres einer Dreipolröhre 65 zugeführt -erden, wel che diese Niederfrequenzwechselspannungen weiter verstärkt, und der liier nicht darge stellten üblichen Wiedergabevorrichtung.
Es ist auf ähnliche Weise möglich, die Minimumtransparenz der Spur für die Ab tastung zu benutzen in dem Falle, worin das Positiv und das Negativ umgekehrt sind. Dann ist also der Gleichrichter 58 einfach umgekehrt zu schalten und arbeitet weiter auf ähnliche Weise.
In Fig. 11 ist ein Oszillogramm darge stellt, das aus einer hellen Linie 71 konstan ter Breite in einer undurchsichtigen Um gebung 70 besteht. Diese Linie wird von einem sich hochfrequent senkrecht zur Achse der Spur 70 hin und her bewegenden Licht fleck abgetastet. Die Kurve 72 stellt. gra phisch den Verlauf der Intensitäten des auf die Photozelle auffallenden Lichtes dar. Wenn der Lielitflec.k die Linie 71 kreuzt. nimmt die Lichtintensität während einer kur zen Zeit 73 bis auf einen bestimmten Wert zu.
Der Zeitraum der zwischen dem Augen blick 73, in dem der Lichtfleck die Linie 71 kreuzt, und dem Augenblick 74, in dem der Abtastliclltfleck seine Endlage erreicht hat. verläuft, ist von der Lage der Linie 71 in der Spur 70 abhängig. Der Verlauf der Zeit dauer 73-74 während mehrerer Abtast- perioden ist also das Mass für den Verlauf der Linie 71, d. h. für die Amplitude und die Frequenz des Oszillogramms. In Fig. 12 ist eine Schaltung dargestellt, mittels deren der oben genannte Zeitraum 73-74 gemes sen und zur Wiedergabe geeignet gemacht wird.
Ein Lichtbündel 40 von Minimum abmessungen, d. h. mit einem Durchmesser von etwa 10 li, fällt auf die Photozelle 19, nachdem es sich über die .Spur 70 hin und her bewegt hat. Die Kathode der Photozelle 19 ist unmittelbar mit dem Steuergitter einer gasgefüllten Dreipolröhre 76 gekoppelt. Die Anode dieser Röhre wird durch die Span nung des Generators 30 gespeist, der auch die Hin- und Herbewegung des Lichtflecks steuert. In den Zweig zwischen Generator und Anode ist ein Gleichrichter 77 einge schaltet, so dass nur die Spannung in einer bestimmten Richtung durchgelassen wird.
Parallel zum Anodenkreis der gasgefüllten Dreipolröhre 76 ist ein Kondensator 78 ge koppelt. Dieser Kondensator wird am An fang jeder Abtastperiode vom Generator 13 über den Gleichrichter 77 aufgeladen. Ent ladung des Kondensators ist nur möglich über die gasgefüllte Dreipolröhre 76. So- lange das Gitter dieser Röhre spannungslos ist, ist dieser Kreis jedoch unterbrochen, so dass sich der Kondensator nicht entladen kann. Passiert das Abtastlichtbündel eine Lichtunterbrechung in der Spur 70 in der Form der Oszillogrammlinie 71, so wird der Photozellenstromkreis während einer kurzen Zeit vom Strom durchflossen.
Die Spannung am Gitter der gasgefüllten Dreipolröhre 76 wird positiv und letztere Röhre wird leitend. Der Kondensator 78 kann sich jetzt ent laden. Den graphischen Verlauf dieser Ströme zeigt Fig. 13. Die Kurve 80 stellt den Ver lauf des auf die Photozelle fallenden Lichtes und daher auch des Stromes im Photozellen stromkreis sowie der Spannung am Gitter der Dreipolröhre 76 dar. Die Kurve 82 zeigt den Verlauf der Spannung am Kondensator 78. Dem Passieren eines Lichtstosses in der Spur 70 folgt eine Entladung des Kondensators 78 und am Ende jeder Abtastperiode folgt Wiederaufladung des Kondensators.
Die Spannung am Kondensator wird dem Steuer gitter einer Fünfpolröhre 29 zugeführt, die s mit einem solchen Anodenstrom arbeitet, dass sie nur auf Spannungsänderungen oberhalb einer bestimmten Grenze reagiert. Die Span nung des Anodenkreises dieser Röhre, die ferner dem an Hand der Fig. 5 beschriebe nen Verlauf entspricht, wird schliesslich einem Filter 35 und einer nicht gezeichneten Wie dergabevorrichtung zugeführt.
Wenn in der undurchsichtigen Tonspur 70 neben dem Oszillogramm 71 örtlich Lö cher vorhanden sind, so werden diese auf .der Photozelle 19 gleichfalls als Lichtdurchlas- sungen kurzer Dauer 83 und 84 merkbar. Diese Lichtdurchlassungen gelangen in der weiteren Schaltung gleichfalls als Strom änderungen kurzer Dauer zum Ausdruck.
Liegt eine solche Lichtdurchlassung in der Spur 70 jedoch zwischen dem Oszillogramm 71 und dem Ende der Abtastperiode, wie dies mit dem Loch 83 der Fall ist, so ist dies am Kondensator 78 nicht mehr bemerkbar, da die Entladung dieses Kondensators bereits stattgefunden hat. Derartige Beschädigungen der Spur sind bei der Wiedergabe also un- hörbar. Liegt ein solches Loch jedoch in Richtung der Abtastbewegung vor der Oszillo- grammlinie 71, wie dies mit dem Loch 84 der Fall ist, so erfolgt eine vorzeitige Ent ladung des Kondensators 78, wie in Fig. 13 dargestellt ist.
Im allgemeinen kommen jedoch derart ; starke Beschädigungen der geschwärzten Schicht, dass letztere stark lichtdurchlässig wird, wenig vor. Unreinigkeiten und geringe Beschädigungen können jedoch nur dann Ein fluss- ausüben, wenn sie sich gerade an der Stelle der lichtdurchlässigen Linie befinden. Verunreinigung des Filmstreifens kann somit nur in geringem Masse die Schallwiedergabe beeinflussen. Auch wechselnde Breite und Randbeschädigung der lichtdurchlässigen Linie sind nicht oder in sehr geringem Masse hörbar. Es wird auf diese Weise also eben falls eine Abtastung einer Schwingungsauf zeichnung erzielt, bei der das Grundgeräusch geringer als normal ist.
An Hand der oben erwähnten Figuren wurde die Wiedergabe eines Oszillogramms beschrieben, das aus einer hellen Linie in einer undurchsichtigen Umgebung besteht. Es ist auch möglich, ein Oszillogramm wie derzugeben, das aus einer schwarzen Linie in einer durchsichtigen Umgebung besteht. In diesem Falle wird in der Schaltung nach Fig. 12 der Ausgang der Photozelle 19 zu dem Steuergitter einer Dreipolröhre geführt. Die Anode .dieser Röhre wird dann mit dem Gitter der gasgefüllten Dreipolröhre 76 ge koppelt.
Schmutzteilchen an der Stelle der Beschädigung 83 sind in diesem Falle un schädlich, Schmutzteilchen wie 84 hingegen sind wohl hörbar. Durch Verschiebung der Nullinie des Oszillogramms nach links kann die Oberfläche, wo die bei der Wiedergabe hörbaren Unreinigkeiten liegen, verringert werden und infolgedessen nimmt das Hinter grundgeräusch ab. Die Aufzeichnung mittels einer hellen Linie auf einem schwarzen Hin tergrund ergibt jedoch eine grössere Herab setzung des Geräuschniveaus.
Auch die Bewegung des Lichtstrahls kann auf andere Weise, z. B. mit optischen Mitteln oder mit drehbaren Scheiben oder Zahnrädern (Nipkowsehe Scheibe), erzielt werden.
Method for electro-optical scanning of vibration recordings. The invention relates to a method for electro-optical scanning and playback of Schwingungsaufnahmnun conditions. These recordings, which preferably correspond to sound tracks, can be veryift in amplitude according to one of the known methods, d. H. a recording of variable width and constant permeability, or in intensity writing of constant width.
In addition, it is also possible to record vibrations in the form of an oscillogram as a line of constant width and with a changing distance from the edge of the track.
It is known to scan the vibration recordings described above with the aid of a narrow slit through which the light from the vibration track reaches a photoelectric element. With this method of scanning, the light falling on the photocell is also modulated by the internal clearances and the unevenness which are located in the more or less transparent part of the track.
This modulation is also converted into electrical alternating voltage by the photocell and made audible in the playback device as the known background noise. To suppress this annoying noise, it is known to keep the transparent part as small as possible during the recording or the goping of the recording with amplitude writing respectively. to keep the mean transparency low for intensity writing.
It is also known to cover the transparent parts as much as possible when reproducing sound tracks in amplitude writing with the aid of a movable screen.
When recording in amplitude writing, the current width of the track is determined by the current size of the sound pressure to be recorded. This width is therefore decisive for the sound that is added again. The degree of transparency is in principle constant, but is influenced by damage and contamination of the track. When recording in intensity writing with the usual constant track width, the instantaneous transparency should be determined by the course of the oscillations. Contamination of the track always locally leads to a reduction in transparency.
For oscillographic recordings in the form of a transparent or opaque line of constant width in a respectively opaque to light. transparent environment, the amplitude to be reproduced determines the distance between this line and one of the sides of the track.
The invention has the purpose of electro-optically scanning the vibration recordings and reproducing them electrically in such a way that the imperfections that are always present on the recording and the damage to the track cannot contribute to the reproduction.
According to the method according to the invention, the vibration recording is scanned by a light beam moving at high frequency across the axis of the track. The light modulated by the track, e.g. B. the light that passes through the track or is reflected in tracks to be scanned episcopically, is captured by a photoelectric element, by which the light is converted into an electrical current that is fed to an amplifier, so that impurities and damage of the track cannot substantially contribute to playback.
The high-frequency light beam moving perpendicular to the track axis ensures that the effect of the element of the recording track that is decisive for reproduction and the effect of the impurities and damage to the track are present in a separable manner in the photocell stream. According to the known scanning methods, on the other hand, these effects are never separable in the photocell current, which is why it was not possible to eliminate the effects of the impurities and damage. This elimination can be done in a number of ways.
It is advisable to scan the track at such a high frequency that the recording is not shifted noticeably during a single scan, since otherwise the same distortion would arise as with an inclined scanning slot. If necessary, this distortion can be completely avoided by setting the direction of movement of the scanning light beam obliquely with respect to the axis of the track.
The sampling frequency must practically be above the highest frequency of the vibration recording and can be easily separated from the latter by electrical means. A sampling frequency of at least 50,000 Hz is recommended for scanning sound tracks. The highest sampling frequency is determined by the properties of the sampling, playback and amplifier devices.
If a recording is scanned in amplitude writing, only the track width element, i.e. the duration of the transmitted light for each scanning period, is decisive for the instantaneous amplitude. The element size of transparency contains all deviations due to impurities in the track and damage to this track. The latter element is kept outside the display by means of a suitable electrical locking device.
With intensity writing, there is a certain transparency during a scanning period with undamaged tracks, the size of which in connection with the constant track width has an invariable value. Damage or contamination of the track is characterized by a local reduction in transparency, i.e. H. as a temporary reduction in the intensity of the scanning light. The impurities are almost always opaque.
Scratches or the like result in such a refraction of light that the scanning light does not reach the photocell or does so to a lesser extent. To avoid these irregularities, the highest light intensity of each sampling period is measured during this period and used for playback.
With an oscillogram, electrical means are used. the distance, d. H. the time between the occurrence of the change in light as a result of the oscillogram line and the end of the sampling period. Impurities and the like can only cause annoying background noises if they lie on the narrow, permeable line.
This chance is much lower than with a normal track; even when using track width reduction with weak modulation ..
The invention also relates to an apparatus for performing the above-mentioned method. It is characterized by a cathode ray tube with a fluorescent screen on which a light spot is generated, a high-frequency visual vibration generator whose voltage is fed to a deflection device on the cathode ray tube, so that an optical image of this light spot appears on the sound track Film moved at high frequency transversely to the direction of motion of the film, a photocell,
on which the light falling through the sound track is thrown and an amplifier connected behind this photocell. The latter leaves z. B. only through amplitude changes above a certain value.
Examples of embodiments of the method and the device according to the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
In Fig. 1 a device for scanning from sound tracks is shown.
In FIG. 2, the course of the light intensities on the photoelectric element during the scanning of a sound track with changes in width is shown graphically.
3 and 4, a circuit for amplifying and making audible the audio frequencies sampled from is shown.
Fig. 5 shows the course of the originating from the photoelectric element electrical voltages in the various stages of the amplifier device. In Fig. 6 a further circuit for making the scanned Schwingun audible gene is shown.
In Fig. 7, the course of the Stromkur ven in the circuit of FIG. 6 is indicated graphically.
In FIG. 8, the course of the light intensities on the photoelectric element during the scanning of a sound track is graphically represented in intensity writing.
FIG. 9 shows a circuit for amplifying and making the light intensities audible according to FIG. 8, and FIG. 10 shows the course of the alternating voltages in the various stages of this circuit.
In FIG. 11, the course of the light intensities on the photoelectrisohen element during the scanning of a sound track consisting of a transparent line of constant width but of changing position is graphically shown.
FIG. 12 shows a circuit for amplifying and making the vibrations according to FIG. 11 audible.
In FIG. 13 the current curves in the various parts of the circuit of FIG. 12 are shown graphically.
In Fig. 1, 10 is a cathode ray tube, which is in the usual manner with the required union electrodes and with a voltage source to generate a. Electron beam is provided in this tube. This electron beam strikes a luminescent screen 11 and forms a light spot on the latter. The direction of this electron beam can be changed by the supply of electrical currents to the coils 12 in a plane perpendicular to the axis of these coils, so that the position of the light spot on the screen 11 is variable.
By means of a generator 13, which generates a high frequency oscillation, this electron beam is moved back and forth at high frequency, so that the light spot 11 on the screen 11 also moves back and forth in straight lines. A luminous line 14 is visible to the eye on the screen.
The shape of the current curve of the generator 13 determines the type of movement of the light spot. If a sawtooth oscillation is generated by the generator 13, the light spot moves uniformly from one end to the other for a certain period of time.
The return then takes place in an extremely short time. It is also possible to let the generator generate a triangular wave. In this case the light spot is regularly moved back and forth.
In order to meet various requirements that can be set for the movement of the light spot, various other forms of current curves are also possible.
It is also possible to make the R.ixch@iehrbe @@ # adjustment of the light spot invisible, i.e. H. interrupt the electron beam during the return period. For this purpose it is necessary to connect the generator 13 to the electrodes generating this electron beam. One and the other are already known from image telegraphy technology for line scanning of images.
The light spot is shown reduced by means of a lens system 15 on the sound track 17 of the film strip 1.6. This film strip 16 moves evenly in the direction of the arrow 18, so that the light spot moving back and forth on the screen regularly scans the sound track 17. The light falling through the transparent part of the sound track is thrown onto a photocellular cell 1.9.
The light changes that hit this cell are converted into corresponding current changes and fed to an electrical amplifier device to be described in more detail below.
In Fig. 2, the course of the Lichtinten sity during the scanning of the sound track 17 is shown graphically in amplitude writing. The time was plotted as the abscissa, while the ordinate represents the light intensity impinging on the photocell.
In the present case it was assumed that the cathode ray tube 10 is controlled by a sawtooth oscillation originating from the generator 13, so that the time during which the light spot returns from the one outermost position to the initial position is very short compared to the scanning time 20. During the first part of the scan, the image of the light spot sweeps over the blackened part of the sound track, so that practically no light reaches the photo cell (duration 21). Then the transparent part of the sound track is crossed (duration 22), whereby all the light of the light spot reaches the photocell.
This is followed by a blackened part of the track in which no light reaches the photocell (duration 21). During the extremely short time of the return 23 of the light spot to the initial position, a light beam of a short duration is allowed through in the direction of the photocell. The phenomenon described above repeats itself periodically at high frequency with each passage of the light spot over the sound track.
If there are impurities in the sound track or such scratches in the gelatin that no light or a smaller amount of light reaches the photocell due to the refraction of light, an interruption 24 is noticeable during the lighting period 22.
This interruption would cause the background noise when scanning the sound track according to a known method. However, because not the entire light intensity let through, but only the time period 22 between the beginning and the end of the scanning of the transparent part of the track is measured and used for playback, a possible interruption of short duration 24, as indicated by the Impurities in the sound track is caused, which bring about the known background noise, the playback apparatus is not out. In this way, the background noise is suppressed during playback.
The circuit by means of which such short-term interruptions can be suppressed is described with reference to FIG. It is a light bundle 25, which has a certain length dimension in the direction of movement of the light spot over the soundtrack, .Or a light spot 26 is used, which is in this direction from two parts. In both cases, the intensity of the light incident on the photocell 19 never works all the way to zero as long as the light interruption in the direction perpendicular to the axis of the sound track is less than the length of the light spot 25 or the two light spots 26 together.
As a result, the current curve of the photocell 19 has the character of the curve 27 shown in FIG. 5.4. The light interruption of short duration 24 from FIG. 2 is noticeable as a temporary current reduction 28, but the current does not decrease the zero value.
The voltages originating from the photocell 19 are fed to the control grid of a five-pole electron tube 29 with the interposition of the usual coupling elements, which operates with a lower anode voltage than normal. The curve 30 indicating the relationship between the anode current <I> Ja </I> and the grid voltage Vg of such a tube is shown in FIG.
This characteristic is quite steep and has a flat part 31 in the vicinity of the zero value of the grid voltage, in which the anode current no longer changes, even if the grid voltage fluctuates somewhat. This fact is used to allow the low alternating voltages 32 of the photocell 19 to fall into this area as a result of the minimum illumination of the blackened part of the sound track and the photocell noise. These unwanted alternating voltages are not amplified separately in this case.
The changes in the magnetic alternating voltages of the photocell 19 as well as the voltage change 28 as a result of impurities in the track and the photocell noise with full illumination fall in the area of the negative grid voltage in which the anode current is zero. These smaller changes in current are therefore no longer allowed to pass.
The five-pole tube in the circuit described thus serves as an amplitude filter with an "all or nothing" characteristic, which only allows a current of invariable magnitude to pass through at amplitudes above a certain value and stops below this value.
The current profile on the anode side of the tube thus has the profile of curve 33 in FIG. 5. This curve periodically has peaks 34 with a frequency corresponding to the sampling frequency of the cathode ray tube 10.
Behind the five-pole tube 29, a Fil ter 35 is connected, which only lets through those frequencies Fre that are important for the sound reproduction, z. B. only the Fre frequencies below 15,000 Hz. The peaks 34, which at a high frequency, z. B. of 60,000 Hz occur, so do not reach the other low-frequency amplifier device 36.
This filter also does not let through the scanned transparent parts of the sound track corresponding electrical waves 37, which also occur with the frequency of 60,000 Hz. The change in the surface between two successive waves 37 is, however, the change in the scanning times 22 of the transparent part. the sound track 17 proportionally.
The frequency of this change is precisely the frequency of the scanned sound recording 17, which is in the range of audible frequencies and is thus probably allowed through by the filter 35. At the input of the amplifier 36 thus only AC voltages arrive that are proportional to the vibrations recorded in the sound track 17. These voltages are amplified in the amplifier 36 and fed to the playback loudspeaker 38.
The alternating electrical voltages caused by impurities in the track and by the noise in the photocell are therefore not reproduced.
A circuit is shown in FIG. by means of which the changes in the sound according to FIG. 2 can likewise be made audible without the background noise of the sound track also being reproduced. In this case, a light beam 40 can be used which, in contrast to the beam in FIG. 3, is as small as possible, insofar as it is compatible with the requirements of a sufficient light intensity for the photocell. As such, e.g.
B. a light beam with a diameter of 10 microns, which is at most a quarter of the bar. is to correspond to the wavelength to be reproduced, so that at a film speed of 45.6 one per second and a scanning frequency of about 45,000 Hz oscillations with a frequency of
EMI0006.0014
can still be scanned. The flattening of the bumps 24 in the light falling on a photocell, which are obtained according to FIG. 3 as a result of the shape of the light beam, is here done in an electrical manner.
A capacitor 41 is connected behind the photocell 19, which has such a capacity that it does not noticeably flatten the high frequency scanning oscillations, but rather irregularities of higher frequency in these visual oscillations, such as e.g. B. as a result of an interruption 24, are partially attenuated. In parallel with this capacitor 41 is a resistor 42geseha.ltet through which this capacitor can discharge.
The size of this resistance 42 is selected in relation to the capacitance of the capacitor 41 such that the reactance of the capacitor at the sampling frequency is approximately the same as the size of the resistor 42.
As a result of this flattening, a voltage curve is obtained which is represented by curve 27 in FIG. The further amplification of this alternating voltage then takes place completely in accordance with the process described with reference to FIG. 3.
6 shows a circuit by means of which the same result can be achieved as with the circuit according to FIG. 3, namely an amplification of the oscillations of greater amplitude while eliminating the smaller changes resulting from the noise of the film and photocell tensions. Instead of the five-pole amplifier tube 29, there are two three-pole tubes 43 and 44 that are connected to one another in a kallirotron configuration (see the article by L. B.
Turner in "Radio Review", 1, 1920).
The output of the tube 44 is in turn back-coupled to the grid of the tube 43, so that the characteristics 46 and 47 in Fig. 7 of the tubes 43 and 43 respectively. 44 must always have a common radio in .your complex of these tubes works.
For curves 46 and 47, the ordinate represents the voltage R i. Ja44 and the abscissa the voltage R, <I>. </I> Ja43, where Ja43 resp. Ja44 denotes the anode currents of the tubes 43 and 44 and R, and R denotes the resistances indicated in FIG. The curve 46 corresponds to the anode grid characteristic of the tube 43 and the curve 47 that of the tube 44. The first part of the circuit corresponds to FIG.
The flattening is achieved by da.ss the light beam 25 is given a certain length measurement in the direction of movement. The grid of the tube 43 is supplied by the photocell 19 with a voltage, the course of which is graphically represented by the curve 45 in FIG. When this voltage is applied, the value of the grid voltage of the tube 43 changes, so that the characteristic 46 is shifted to smaller negative voltages, after 46 '. The working point 48: the tubes is in the single common point between tween the characteristics 46 and respectively. 46 'and 47 set. As long as the applied voltage does not decrease sufficiently.
to increase the negative grid voltage in such a way that the characteristic 46 jumps over to the other common point 49, the tubes continue. to work in point 48. Only changes in voltage in curve 45 above a certain size can therefore shift the working point of 48 and 49. A voltage according to curve 39 thus arrives at the grid of three-pole tube 85. A filter 35 follows this three-pole tube.
The sound vibrations are then further amplified in a manner similar to that described in FIG. 3 and converted into acoustic vibrations in a playback device. It is evident that other means which result in a relay effect corresponding to the above-mentioned process can also be used.
In particular, relays that only respond after they have been excited for a certain time should already suppress interference, even without the effect of these interference has been reduced by flattening for this purpose.
In FIG. 8, the course of the intensity of the light incident on the photocell is shown when a sound track is scanned in accordance with the intensity writing. The scanning time is plotted on the abscissa, while the ordinate represents the intensity of the light falling on the photocell. In the present case it is assumed that the cathode ray tube 10 is controlled by a sawtooth oscillation originating from the generator, so that the period during which the light spot returns from the one outer position to the initial position is very short compared to the scanning time 52.
During the first part of the scanning path, the light spot image sweeps over the black edges 50 of the sound track 51, which are always present in the case of sound tracks in intensity writing to delimit the track. During this period, practically no light 53 reaches the photocell. Then the more or less blackened part of the track provided with audio is scanned, so that depending on the local degree of blackening, a larger or smaller amount of light 54 falls on the photocell. Since the track width is constant, the period of time during which light falls on the photocell is the same in every starting load period.
In the case of intensity writing, this period of time cannot form a measure for the amplitude to be reproduced. After the audio script has been scanned, the light spot again encounters the blackened edge 50, so that again a short time 53 of very low light intensity follows. When the spot returns to its original position more quickly, light falls on the photocell for a very short time.
When the sound track is scanned, ignoring the short intermediate flickers 55, quantities of light of changing intensity follow one another. If a dirt particle or a scratch in the gelatin layer occurs locally in a part of the track, a brief interruption 56 of the usually uniform light intensity 54 follows. This interruption causes the basic noise in the known scanning method. It practically does not happen that the sound track 51 is damaged in such a way that there is locally greater light permeability.
The film impurities that usually settle on a sound track are almost always opaque. Translucent parts as well as superficial scratches in the film emission result in such a light refraction that part of the incident light does not reach the photocell. These parts are therefore also to be regarded as impermeable to the photocell.
In order to render the background noise due to impurities in the sound track inaudible during playback, it is necessary that local reductions 56 in the light intensity 54 are eliminated.
For this purpose, the photocell currents are fed to a circuit which only reacts to the magimum intensities 54. Such a circuit for peak rectification is shown in FIG. The light from the light bundle 40 which passes through the sound track 51 onto the photocell 19 generates alternating voltages in the latter, which are shown graphically by the curve 57 in FIG. These alternating voltages are fed to a capacitor 59 via a rectifier 58.
This capacitor is always charged via the rectifier 58 up to the highest instantaneous Weebselspa.nu.ng 60, which is caused by the maximum intensity 54. The discharge of this capacitor via the coupling resistor 61 in the photocell circuit is impossible due to the presence of the rectifier 58 which only allows current to pass in one direction.
Sudden current reductions 62 as a result of the instantaneous Lieht interruption 5f> cannot discharge the capacitor 59. These instantaneous power interruptions therefore have no influence on further amplification.
The capacitor 59 must, however, be able to discharge in the period between two successive oscillations of the highest audio frequency to be transmitted. For this purpose, a resistor 63 is connected in parallel with this capacitor. This resistance is large compared to the reactance of the capacitor 59 at the frequency of the sampling, the z. B. is 60,000 Hz.
For the highest audio frequency, e.g. B. 15,000 Hz, this resistor 63 should be of the same order of magnitude as the reactance of the capacitor 5 9.
At the ends of the resistor 63 there is therefore a voltage, the course of which is indicated by the curve 64 in FIG. 10. The high sampling frequency and the obvious interruptions due to impurities and scratches in the track are practically eliminated. This voltage can easily be fed to a three-pole tube 65, which further amplifies these low-frequency alternating voltages, and to the usual playback device not shown here.
It is similarly possible to use the minimum transparency of the track for scanning in the case where the positive and negative are reversed. The rectifier 58 can then simply be switched in reverse and continues to operate in a similar manner.
In Fig. 11, an oscillogram is Darge, the environment 70 consists of a light line 71 constant width in an opaque Um. This line is scanned by a high frequency perpendicular to the axis of the track 70 moving light spot back and forth. The curve 72 represents. graphically shows the course of the intensities of the light falling on the photocell. When the Lielitflec.k crosses the line 71. the light intensity increases to a certain value during a short time 73.
The period of time between the moment 73 in which the light spot crosses the line 71 and the moment 74 in which the scanning light spot has reached its end position. depends on the position of line 71 in lane 70. The course of the time period 73-74 during several sampling periods is therefore the measure for the course of the line 71, i. H. for the amplitude and frequency of the oscillogram. In Fig. 12, a circuit is shown by means of which the above-mentioned time period 73-74 is measured sen and made suitable for reproduction.
A light beam 40 of minimum dimensions, i.e. H. with a diameter of about 10 li, falls on the photocell 19 after it has moved back and forth over the track 70. The cathode of the photocell 19 is directly coupled to the control grid of a gas-filled three-pole tube 76. The anode of this tube is fed by the voltage of the generator 30, which also controls the back and forth movement of the light spot. A rectifier 77 is switched into the branch between generator and anode, so that only the voltage is allowed to pass in a certain direction.
A capacitor 78 is coupled in parallel to the anode circuit of the gas-filled three-pole tube 76. This capacitor is charged by the generator 13 via the rectifier 77 at the beginning of each sampling period. The capacitor can only be discharged via the gas-filled three-pole tube 76. As long as the grid of this tube is de-energized, this circuit is interrupted so that the capacitor cannot discharge. If the scanning light beam passes a light interruption in the track 70 in the form of the oscillogram line 71, the current flows through the photocell circuit for a short time.
The voltage on the grid of the gas-filled three-pole tube 76 becomes positive and the latter tube becomes conductive. The capacitor 78 can now load ent. The graphical course of these currents is shown in FIG. 13. The curve 80 represents the course of the light falling on the photocell and therefore also the current in the photocell circuit and the voltage on the grid of the three-pole tube 76. The curve 82 shows the course of the voltage on Capacitor 78. The passage of a burst of light in the track 70 is followed by a discharge of the capacitor 78 and at the end of each sampling period the capacitor is recharged.
The voltage across the capacitor is fed to the control grid of a five-pole tube 29, which works with such an anode current that it only reacts to voltage changes above a certain limit. The voltage of the anode circuit of this tube, which also corresponds to the course described with reference to FIG. 5, is finally fed to a filter 35 and a non-illustrated reproduction device.
If there are local holes in the opaque sound track 70 next to the oscillogram 71, then these are also noticeable on the photocell 19 as light transmissions of short duration 83 and 84. These light transmissions are also expressed in the further circuit as short-term current changes.
However, if such a transmission of light in the track 70 is between the oscillogram 71 and the end of the sampling period, as is the case with the hole 83, this is no longer noticeable on the capacitor 78, since the discharge of this capacitor has already taken place. Such damage to the track is therefore inaudible during playback. However, if such a hole lies in front of the oscillogram line 71 in the direction of the scanning movement, as is the case with the hole 84, the capacitor 78 is prematurely discharged, as shown in FIG.
In general, however, such; There is little evidence of severe damage to the blackened layer, so that the latter becomes highly translucent. However, impurities and minor damage can only have an impact if they are at the point of the translucent line. Contamination of the filmstrip can therefore only affect the sound reproduction to a small extent. Changing widths and damage to the edge of the translucent line are also not audible or only to a very limited extent. In this way, it is also achieved if a scan of a Schwingungsauf recording in which the background noise is less than normal.
The reproduction of an oscillogram consisting of a bright line in an opaque environment was described with the aid of the figures mentioned above. It is also possible to reproduce an oscillogram consisting of a black line in a transparent environment. In this case, in the circuit of FIG. 12, the output of the photocell 19 is fed to the control grid of a three-pole tube. The anode of this tube is then coupled to the grid of the gas-filled three-pole tube 76.
In this case, dirt particles at the point of damage 83 are not harmful, but dirt particles such as 84 are probably audible. By shifting the zero line of the oscillogram to the left, the surface area where the impurities that can be heard during playback can be reduced and, as a result, the background noise decreases. The recording by means of a light line on a black background, however, results in a greater reduction in the noise level.
The movement of the light beam can also be done in other ways, e.g. B. with optical means or with rotatable disks or gears (Nipkowsehe disk) can be achieved.