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Verfahren zur synchronen Tonfilmwiedergabe unter Verwendung von handelsüblichen,
getrennten Filmbild- und Tongeräten und Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens
bei der Aufnahme und der Wiedergabe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur synchronen
Tonfilmwiedergabe unter Verwendung von getrennten Geräten für Tonaufnahme und -wiedergäbe
(Tonbandgerät) sowie für Bildaufnahme und Bildwiedergabe (Kamera und Projektor),
bei welchem zur Sicherung des Synchronismus ein auf einer zweiten Spur des Magnettonbandes
aufgebrachter Pilotton bzw. eine Impulsfrequenz verwendet wird, und Anordnungen
zur Durchführung dieses Verfahrens bei der Aufnahme und Wiedergabe.
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Auf dem Markte gibt es heute für eine größere Käuferschicht erschwingliche
Einrichtungen zur Tonaufnahme und -wiedergäbe und zur Bild-Fihn-Aufnahme und -wiedergäbe.
Mit diesen Geräten sind die Voraussetzungen gegeben für Tonfilme, insbesondere Heimtonfilm-Produktionen,
ohne zu den teueren professionellen Apparaten greifen zu müssen. Es fehlt bisher
dazu lediglich ein Zusatz, mit dem es möglich ist, eine starre Verkopplung von Bild-
und Tonablauf bei der Originalszene herzustellen, derart, daß auch bei der Wiedergabe
die Gleichzeitigkeit gewährleistet bleibt (Synchronisierung).
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Bei den professionellen Apparaturen gibt es verschiedene Verfahren
der Synchronisierung, z. B. dadurch, daß nicht bloß perforierte Bildträger, sondern
auch perforierte Tonträger verwendet werden, wobei die starre Verkopplung zwischen
Aufnahmekamera und Tonaufnahmegerät durch Antrieb mit Synchronmotoren von einem
gemeinsamen Netz ausgehend garantiert wird. Vor der Reproduktion werden die beiden
getrennten Träger vereinigt, wodurch bei der Wiedergabe ein spezielles Synchronisierproblem
wegfällt. Eine andere professionelle Methode besteht darin, daß der Tonträger mit
einer zweiten Spur versehen wird, welche schon von vornherein mit einem Pilotton
beschickt wurde. Dieser Pilotton wird bei der Aufnahme dann verwendet, um wiederum
über einen Synchronmotor in der Aufnahmekamera die starre Verkopplung herzustellen.
Wie ersichtlich, benötigen diese professionellen Methoden Aufnahmekameras mit speziellen
Antriebsmotoren, weswegen sie im Preis so hoch werden, daß sie für Amateurgebrauch
nicht in Frage kommen. Auch bei der Wiedergabe werden Projektoren mit Synchronmotoren
benötigt, um die getrennt bleibenden Ton- und Bildträger synchron abspielen zu können.
Für den Heimgebrauch gibt es aber fast nur Projektoren mit Serienrotoren, da für
Stummfilmprojektionen die Regelbarkeit der Geschwindigkeit erwünscht ist. Es besteht
deswegen ein Bedürfnis, eine Einrichtung zu haben, welche die starre Verkopplung
herstellt, auch dann, wenn die billigen Aufnahmekameras mit Federmotorantrieb und
die Projektoren mit Serienrotoren beibehalten werden.
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Wohl sind schon verschiedene Verfahren und Zusätze bekannt, welche
das Problem zum Teil lösen, welche insbesondere bei der Wiedergabe eine mehr oder
weniger starre Verkopplung des Tonbandgerätes mit dem Bildprojektor herstellen.
Die einfachste Möglichkeit besteht in der direkten mechanischen Verbindung der Ton-
und Bildgeräte mit Zahnradgetriebe und flexibler Welle. Weitere praktizierte Möglichkeiten
bestehen darin, den Ablauf des Tonbandes mit einem Meßrad zu messen. Die Laufgeschwindigkeit
eines Meßrades kann nun wiederum verglichen werden mit der Laufgeschwindigkeit des
Projektors, und sich einstellende Differenzen können zur Veränderung eines im Motorstromkreis
des Projektors befindlichen Regulierwiderstandes verwendet werden, derart, daß die
Laufgeschwindigkeit des Projektors sich immer der Laufgeschwindigkeit des Meßrades
anpaßt. Statt die Differenz der Laufgeschwindigkeiten mechanisch auf einen Regulierwiderstand
umzusetzen, können, wie ebenfalls bekannt, auch Impulsschaltungen verwendet werden,
wobei durch mehr oder weniger große Überlappung der Impulse vom Meßrad und vom Projektor
wiederum der Motorstrom im richtigen Sinne beeinftußt wird.
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Diese Einrichtungen gestatten nun wohl eine ziemlich starre Verkopplung
wenigstens auf der Wiedergabeseite,
wobei aber die Verkopplung immer
noch nicht absolut starr ist, indem auch im Laufe der Zeit zufolge des Schlupfes
zwischen Tonband und Meßrad gewisse Verschiebungen eintreten können. Um diese zu
vermeiden, müßte das Tonband perforiert sein, was aber nicht in Frage kommt. Damit
der Synchronismus zwischen Originalszene und Wiedergabe gewährleistet ist, genügt
es auch keineswegs, nur bei der Wiedergabe die starre Verkopplung herzustellen.
Sie muß unbedingt bei der Aufnahme schon vorhanden, sein. Aufnahmekameras mit Federmotoren
haben nämlich keine konstante Aufnahmegeschwindigkeit. Eine synchrone Wiedergabe
ist aber trotzdem möglich, wenn nur der Projektor bei der Wiedergabe auf die genau
gleichen Geschwindigkeitsveränderungen gesteuert wird, welche die Kamera bei der
Aufnahme durchgemacht hat. Dazu müssen die Geschwindigkeitsverhältnisse der Kamera
bei der Aufnahme so registriert werden, daß sie zur Steuerung bei der Wiedergabe
verwendet werden können. Hierzu sind einfache und billigere Einrichtungen bisher
komplett unbekannt geblieben.
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Die Erfindung füllt nun diese Lücke auf, indem sie eine absolut starre
Verkopplung von der Aufnahme bis zur Wiedergabe herstellt, derart, daß auch bei
beliebig langen Filmen keine Verschiebungen auftreten können. Es wird dazu zwar
das bekannte Prinzip der Synchronisierung mit einer Steuerfrequenz auf der zweiten
Tonspur verwendet; die Erfindung ermöglicht aber trotzdem die Anwendung der Bildapparate
ohne Synchronmotoren oder andere komplizierte Mechanismen dadurch, daß als Steuerfrequenz
vorzugsweise die Bildfrequenz selber gewählt wird, wodurch sich das Problem auf
der Aufnahme- und Wiedergabeseite mit einfachen Kontakten lösen läßt. In beiden
Apparaten gibt es pro Bild einmal oszillierende oder drehende Teile, an welchen
sich solche Kontakte ohne Schwierigkeit und ohne nennenswerten Aufwand anbringen
lassen. Die Steuerfrequenz erscheint dann nicht mehr in angenäherter Sinusform,
sondern in Impulsform, was aber für das Verfahren nur von Vorteil ist.
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Das Verfahren zur synchronen Tonfilmwiedergabe nach der Erfindung
sieht vor, daß einer synchronen Steuerung des Projektors bei der Wiedergabe auf
die genau gleichen Geschwindigkeitsveränderungen, die die Kamera bei der Aufnahme
z. B. zufolge des Ablaufes des Federmotors oder aus anderen Gründen erlitten haben
mag, eine Steuerfrequenz in der Aufnahmekamera impulsmäßig mit einem Kontakt erzeugt
wird, der sich vorzugsweise mit der Bildfolgefrequenz, welche auf zweiter Tonspur
mit einem zweiten Tonkopf aufgezeichnet wird, periodisch schließt und öffnet, so
daß diese Impulsfrequenz zur Übereinstimmung gebracht wird mit Impulsen eines mit
gleicher Sollfrequenz arbeitenden Kontaktes am Projektor, wobei die gegenseitige
seitliche Lage dieser beiden Impulsreihen in einer elektrischen Apparatur so verarbeitet
wird, daß der Strom des Projektormotors verstärkt wird, wenn die Impulse des Projektors
gegenüber der Steuerfrequenz nacheilen, und umgekehrt geschwächt wird, wenn die
Impulse des Projektors voreilen.
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Die handelsüblichen Tonbandgeräte arbeiten bekanntlich alle zweispurig,
wobei die eine Spur im Hinlauf und die andere Spur im Rücklauf ausgenützt wird.
Beim vorliegenden Verfahren müssen nun beide Spuren gleichzeitig ausgenützt werden,
die eine Spur wie bisher für das Originalprogramm und die andere Spur für den Synchronisiervorgang.
Der zweite Tonkopf, der dazu nötig ist, ist bei den richtungsumschaltbaren Tonbandgeräten
vorhanden. Es müssen dazu lediglich seine Anschlüsse nach außen geführt werden.
Bei den einfachen Tonbandgeräten kann ein entsprechender Tonkopf leicht zugesetzt
werden.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen die Prinzipvorgänge bei der Aufnahme und bei
der Wiedergabe. In Fig. 1 wird der akustische Vorgang der Szene von der vorhandenen
Einrichtung des Mikrophons 5 und des Verstärkers 6 auf den Tonkopf 3 zur Beschriftung
der Spur 1 gegeben. Mit der Kamera 7 wird der optische Vorgang aufgenommen.
Diese Kamera wird nun erfindungsgemäß mit einem Kontakt 8 ausgerüstet, welcher sich
pro Bild einmal kurz schließt. Er schließt periodisch den Stromkreis der Gleichspannungsquelle
9 auf dem zweiten Tonkopf 4, wodurch pro Bild je ein Impuls auf die zweite Tonspur
2 gegeben wird. Diese Impulse registrieren damit unverrückbar, welches Bildelement
zum betreffenden Tonelement gehört. Bei der Wiedergabe nach Fig. 2 wird in üblicher
Weise die Spur 1 mit dem Tonkopf 3 abgestattet und der akustische Vorgang über den
Verstärker 10 und den Lautsprecher 11 wiedergegeben. Der normale Projektor
12 mit seriegeschaltetem Kollektormotor wird nun erfindungsgemäß durch die
zweite Spur 2 und den Tonkopf 4 so gesteuert, daß er pro Impuls um ein Bild weiterschaltet.
Dazu wird der Projektor mit einem zusätzlichen Kontakt 13 ausgerüstet, welcher seinerseits
pro Bildweiterschaltung einen Kurzimpuls erzeugt. In der Vergleichsschaltung 14,
welche in Fig. 3 genau beschrieben wird, werden nun die Impulse vom Tonkopf 4 und
vom Kontakt 13 verglichen und daraus die Stärke des Stromes für den Antriebsmotor
abgeleitet. Treffen die Impulse in gleichen Zeitabständen abwechslungsweise ein,
dann läuft der Projektor niit der richtigen Geschwindigkeit, und der Verstärker
16 speist den Motor mit unveränderter Stromstärke weiter. Laufen die Impulse des
Kontaktes 13 gegenüber diesem Zustand etwas vor, dann produziert die Vergleichsschaltung
14 über die Leitung 15 ein Signal, derart, daß der Verstärker 16 den Strom des Motors
abschwächt, dieser also langsamer läuft, wodurch die Impulse in die richtige Lage
zurückkehren. Treffen umgekehrt die Impulse des Kontaktes 13 etwas verspätet ein,
so entsteht ein Korrektursignal auf der Leitung 15 zur Verstärkung des Motorstromes.
Auf diese Art wird es, wie ersichtlich, möglich, lediglich durch Zusatz des kleinen
Kontaktes 13, den handelsüblichen Projektor mit Seriemotor, unter Zusatz der Apparaturen
14 bis 16, so zu steuern, daß er den Weiterschaltungen der Kamera bei der Aufnahme
mit allen eventuellen Schwankungen synchron nachfolgt.
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Eine beispielsweise Ausführung der Teile 14 bis 16 im Sinne der Erfindung
wird durch die Fig. 3 und 4 näher wiedergegeben. Die Vergleichsschaltung ist hier
in der Umrahmung 14 eingeschlossen. Eine mögliche Vergleichsschaltung würde auch
hier darin bestehen, daß die vom Tonkopf 4 herkommenden Impulse auf gleichmäßige
Ein- und Ausschaltdauer angeordnet werden und in Serie zum Kontakt 13 geschaltet
werden, welcher ebenfalls fürgleichmäßige Ein- und Ausschaltdauer umgewandelt werden
müßte, derart, daß durch die variable überlappung ein pulsierender Strom entstehen
würde, dessen Mittelwert sich entsprechend der gegenseitigen Lauflage verändert.
Diese Methode
wird aber hier nicht empfohlen, da bei Ausfall eines
Impulses vom Tonkopf her sofort eine große Störung entsteht und weil für den Synchronisierbereich
nur eine halbe Bilddauer zur Verfügung steht, im Gegensatz zu der nachstehenden
erfindungsgemäß angegebenen Methode, bei welcher für den Reguliervorgang die ganze
Bilddauer zur Verfügung steht. Der Kontakt 13 wird dabei so geschaltet, daß er am
Kondensator 17 die im Diagramm 20 dargestellte, sägezahnförmige Spannung
erzeugt. Kondensator 17 wird aus Spannungsquelle 18 über den hochohmigen Widerstand
19 aufgeladen, wobei sich am Kondensator 17 ein genügend zeitlinearer Spannungsanstieg
ergibt. Bei der Bildweiterschaltung wird durch den Kontakt 13 der Kondensator 17
kurzgeschlossen, wodurch die Spannung auf 0 zurückgeht und von neuem zu steigen
anfängt. Die Impulse des Tonkopfes 4, welche oszillographisch die eingetragene
Form 21 haben, werden zunächst über den Verstärker 22 verstärkt. Auf der Verbindungsleitung
23 sieht das Oszillogramm 24 immer noch gleich aus, nur ist die Spannung entsprechend
höher. Zur Weiterverwendung wird ein monostabiler Multivibrator 25 nachgeschaltet,
welcher die Impulse, gemäß Oszillogramm 26, in einwandfrei rechteckige, kurzzeitige
Impulse umwandelt. Diese werden nun auf das Relais 27 gegeben, welches seine Kontakte,
gemäß Oszillogramm 28 schließt. Durch das kurzzeitige Schließen des Kontaktes wird
die jeweilige Momentanspannung des großen Kondensators 17 auf den kleineren Kondensator
29 übernommen. Der Kondensator 29 macht deswegen die Sägezahnspannung des Kondensators
17 nicht mit, sondern behält, entsprechend Oszillogramm 30, eine konstante Spannung
bei, deren Größe sich nach der Relativlage der Tonbandimpulse gegenüber den Projektorimpulsen
richtet. Im Oszillogramm 20 ist gestrichelt der Vorgang eingetragen, wie er sich
abspielt, wenn der Projektor gegenüber der ausgezogenen Lage etwas voreilt. Dadurch
sinkt, wie in Oszillogramm 30 ebenfalls gestrichelt eingetragen, die Spannung am
Kondensator 29. Es ist nun sofort ersichtlich, daß diese Vergleichsschaltung bei
Ausfallen einzelner oder mehrerer Impulse keine Störung erleidet. Der Kondensator
29 behält einfach seine Spannung bei, und der Projektor läuft auf der gleichen Geschwindigkeit
wie bisher weiter, bis neue Impulse eintreffen, welche eine eventuelle Korrektur
auslösen, falls sich inzwischen eine Verschiebung eingestellt haben sollte. Vom
Kondensator 29 wird nun die Spannung über den 4-Pol 31 weitergegeben an den Verstärker
16. Wenn die Spannung des Kondensators 29 über den Verstärker 16 in
proportionalen Antriebsstrom des Projektormotors umgewandelt wird, so entsteht,
wie sofort einzusehen ist, eine Steuerung im richtigen Sinne.
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Eine beispielsweise Ausführung des Verstärkers 16, unter Beibehaltung
der üblichen Wechselspannungsspeisung des Projektormotors, ist in Fig.4 wiedergegeben.
Darnach werden in den Motorstromkreis die beiden steuerbaren Gasentladungsröhren
41 und 42 in Anti-Parallelschaltung eingeführt. Der Strom dieser Röhren kann in
üblicher Weise durch den Zündzeitpunkt reguliert werden. Dazu dient die Phasenbrücke,
bestehend aus dem Widerstand 43 und den beiden variablen Induktivitäten 44 und 45.
Diese beiden Induktivitäten arbeiten bezüglich des von der Steuerröhre 46 bedingten
Erregerstromes im übersättigten Gebiet, so daß deren resultierende Serie-Induktivität
um so kleiner ist, je größer der Anodenstrom der Röhre 46 ist. Dadurch kann die
Phasenlage der am Transformator 47 liegenden Spannung in Funktion des Anodenstromes
der Röhre 46 um nahezu 180° verschoben werden. Bei richtiger Polung der verschiedenen
Anschlüsse kann damit auf einfache Art der Motorstrom in Abhängigkeit der Gitterspannung
der Röhre 46 im richtigen Sinne nahezu verlustlos gesteuert werden. Natürlich ist
es auch möglich, eine der beiden Röhren wegzulassen, wodurch der Projektormotor
mit Gleichstromimpulsen versorgt wird.
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Vom Projektormotor ausgehend entsteht über den Kontakt 13, die Vergleichsschaltung
14 und den Verstärker 16, zurückkommend zum Projektormotor, eine geschlossene Schleife
eines Reguliervorgangs, welcher den üblichen Stabilitätskriterien nach Nyquist zu
genügen hat. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich die Kriterien nur sehr
leicht realisieren durch Einschalten von entsprechenden 4-Polen 31 in Fig. 3. Insbesondere
ist in vorliegendem Falle ein Regulierelement, welches proportional differenzial
wirkt, genügend und hinreichend.
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Auch bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, müssen, wie
üblich, die verschiedenen Szenen zusammengesetzt werden. Dabei muß natürlich der
Synchronismus beim Übergang auf die nächste Szene gewahrt bleiben. Entsprechend
dem Schnitt am Film muß auch das Tonband in genauer Übereinstimmung dazu geschnitten
werden. Damit dies möglich ist, müssen auf dem Tonband die Stellen der Impulse erkenntlich
gemacht werden. Nach Fig. 5 wird dies erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, daß
der Ausgang des Multivibrators 25 auf das Schreibrelais 32 geschaltet wird, welches
am Tonband angebracht wird, derart, daß pro Impuls auf dem Tonband eine Marke geschrieben
wird. Auf Grund der leicht auszumessenden Strecke 33 kann damit die genaue Lage
der Impulse ermittelt werden; so werden Anfang und Ende jeder Szene auf dem Tonband
genau erkenntlich, und der Tonbandschnitt kann auf einfachste Art zielsicher mit
dem Filmschnitt zur Übereinstimmung gebracht werden.