DE2124945B2

DE2124945B2 - Synchronisiersystem

Info

Publication number: DE2124945B2
Application number: DE19712124945
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing.; Drasch Josef; Wien; Miesbichler Edgar Ing Vösendorf; Pammer Gottfried Ing Maria Enzersdorf; Cap (Österreich)
Original assignee: Vockenhuber, Karl, Ing.; Hauser, Raimund, DDr.; Wien
Priority date: 1970-06-25
Filing date: 1971-05-19
Publication date: 1978-01-26
Also published as: FR2099937A5; US3722987A; DE2124945C3; CA962750A; NL7108437A; DE2124945A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Synchronisiersystem der im Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 4 näher bezeichneten Art. Ein derartiges Synchronisiersystem ist bekannt (US-PS 33 57 780).

Das bekannte Synchronisiersystem für Gleichlauf von Bildfilm und Tonband verwendet auf dem Bildfilm und dem Tonband aufgezeichnete Binärkode, um bei der späteren Wiedergabe durch einen Vergleich des Binärkodes auf dem Bildfilm mit dem Binärkode auf dem Tonband eine Synchronisierung sowohl der Geschwindigkeit der Film- und Tonbandantriebe als auch der Phasenlage zwischen Film und Tonband zu erzielen. Die Aufbringung eines Binärkodes auf einen Film ist jedoch nur mit teuren Studiokameras, nicht jedoch bei Amateur-Schmalfilmkameras vom Kostenaufwand her möglich. Hitizu kommt, daß bei einem Ausfall einzelner Bits die betreffende Periode des Binärkodes im Ganzen gestört ist und eine Synchronisierung erst wieder zu Beginn der nächstfolgenden Kodeperiode erfolgen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Synchronisiersystem der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß eine zuverlässige Geschwindigkeits- und Phasensynchronisation bei wesentlich verringertem, auch bei Amateurkameras vertretbarem Aufwand möglich ist und darüber hinaus ein Ausfall einzelner oder mehrerer Synchronisiersignale, auf's Ganze gesehen, die geschwindigkeits- und phasengetreue Synchronisierung nicht beeinträchtigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 4 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen

ίο des Synchronisiersystems nach diesen Ansprüchen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Synchronisiersystem wird z. B. das erste Bild und die zugehörige erste Tonpassage einem Frequenzband von 250 bis 400 Hz zugeordnet, das zweite Bild und die zweite Tonpassage einem Frequenzband von 300 bis 350 Hz, das dritte Bild und die dritte Tonpassage einem Frequenzband von 350 bis 400 Hz usw. Aus einem Vergleich der beiden Schwingungen läßt sich ein Regelsignal ableiten, das für einen geschwindigkeits- und phasensynchronen Lauf sorgt. Mit Rücksicht darauf, daß über eine größere FiJm- und Tonbandlänge nicht genügend genau differenzierbare Frequenz- oder Amplitudenwerte zur Verfügung stehen, wird man im allgemeinen über die Gesamtlänge des Films und des zugehörigen Tonbandes mehrere, sich aneinander anschließende Markierungen vornehmen, wobei dann jede Markierung einem mehrere Bilder umfassenden Teilbereich der Gesamtlänge des Films bzw. Tonträgers zugeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Tonbandgerätes und einer Kamera, die mittels des erfindungsgemäßen Systems synchronisiert werden;

F i g. 2 bis 5 Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der beiden bei dem erfindungsgemäßen System vorgesehenen Signalfolgen für Synchronlauf, Voreilung und Nacheilung (Fig.2A—5A) sowie der durch einen Vergleich der beiden Signalfolgen gebildeten »resultierenden«Signale(Fig.2B—5B),

Fig.6 und 7 Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Auswertung der resultierenden Signale gemäß Fig.2B-5B,
F i g. 8 eine Einrichtung zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen System,

F i g. 9 einen Teil der zur Verwendung bei dem Synchronisiersystem geeigneten Kamera.

Die Markierung kann bei einer ersten Ausführungsform eine Schwingung mit in gleichbleibender Richtung

so sich ändernder Frequenz sein.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Tonband 1 eines Tonbandgerätes 2 trägt eine erste Markierung (Fi g. 2A—5A), die dort vor der Aufnahme aufgebracht ist. Während des Laufes des Tonbandgerätes 2 wird die auf dem Band 1 aufgebrachte Markierung über einen Tonkopf oder dergleichen (nicht dargestellt) abgenommen und in eine Synchronisiereinrichtung 3 eingespeist. In ähnlicher Weise wird eine zweite auf einem Bildfilm in einer Kamer» 4 aufgezeichnete oder von einem von der Antriebswelle 6 für die Bildfilm-Kassette 5 angetriebenen Signalgenerator 7,8,9 erzeugte Schwingung in die Synchronisiereinrichtung 3 eingespeist. Letztere vergleicht die vom Tonbandgerät 2 und die von der Kamera 4 ankommenden Signalfolgen miteinander

h^r> und leitet daraus ein Regelsignal für den Kameramotor ab.

In den Fig.2A, 3A, 4A und 5A sind die sich ändernden Charakteristika der beiden Markierungen S\

und Si in ihrer gegenseitigen Zuordnung dargestellt. Hierbei entspricht beispielsweise die mit dünnen Linien gezeichnete Charakteristik Si der auf dem Band 1 aufgezeichneten Schwingung, wogegen die mit dicken Linien ausgezogene Charakteristik S₄, Her von der Kamera 4 kommenden Schwingung entspricht. Es sei ferner angenommen, daß in den dargestellten Diagrammen auf der Abszisse die Zeit, hingegen auf der Ordinate die Frequenz aufgetragen ist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ergibt sich die Sägezahnform der Charakteristika dadurch, daß die Frequenz der Schwingung mit der Zeit fortschreitend periodisch linear ansteigt. Es ist aber auch ein anderer Verlauf der Markierung möglich. Es wäre nun möglich, die Länge jeder Markierung, d.h. die Zeitdauer, während der die Frequenz der Signalfolge, ausgehend von ihrem geringsten Wert, ihren höchsten Wert erreicht, so zu wählen, daß diese Länge der gesamten Länge des Bandes 1 oder des in der Kassette 5 enthaltenen Filmes entspricht. Dies hätte den Vorteil, daß jedem Bild bzw. jeder Tonpassage des Films bzw. Bandes ein bestimmter Frequenzwert der (einzigen) Markierung zugeordnet wäre. Andererseits besteht die Schwierigkeit, daß bei einer so großen Länge der Markierung der Unterschied zwischen dem höchsten und dem geringsten Frequenzwert sehr groß sein muß, daß also die Signalabnahmeeinrichtung am Tonbandgerät 2 bzw. an der Kamera 4 für einen ziemlich weiten Bereich ausgelegt sein müßten. Ist dies hingegen nicht möglich, so wird die Steilheit des Anstiegs der Frequenzwerte sehr flach, so daß die Signalabnahmeeinrichtungen sehr genau arbeiten müssen, um die Unterschiede zwischen den Frequenzwerten noch zu erkennen. Es hat sich gezeigt, daß unter Berücksichtigung auch nur geringster Anforderungen an handelsübliehe Tonbandgeräte im Falle von frequenzmodulierten Signalfolgen die Tonfrequenz zweckmäßig einen Bereich zwischen 250 bis 5000 Hz, vorzugsweise 500 bis 2500 Hz, umfaßt.

In den Fig. 2A—5A ist jeweils in der Spalte ader Fall eines Synchronlaufes dargestellt. Die in der Spalte b dargestellten Diagramme zeigen den Fall, bei dem der Bildfilm in der Kamera 4 gegenüber dem Tonband 1 vorläuft, während die Diagramme in Spalte c den Fall darstellen, bei dem der Bildfilm gegenüber dem Tonband 1 nacheilt.

Gemäß Fig. 2 sind die Charakteris'.ika Si und S₄ linear mit gleicher Steigung und in gleicher Steigungsrichtung verlaufend ausgebildet, wobei sie hinsichtlich ihrer Phasenlage miteinander übereinstimmen, also auch gleichphasig im Synchronlauf sind. Die Frequenzen dieser Signalfolgen sind dabei nach ihrer Größe geordnet, wobei sich ein Sägezahnsignal ergibt.

Die beiden Signalfolgen werden in einer Regelvorrichtung zunächst einander überlagert, wodurch sich eine in den Fig. 2B—5B dargestellte, resultierende Charakteristik ergibt. Für den Fall gleicher Steigungsrichtung der Charakteristika Si und S₄ (Fig. 2 und 3) werden zweckmäßigerweise die Signalfolgen voneinander subtrahiert. Bei Synchronlauf ist der Unterschied zwischen den Signalfolgen stets gleich groß, so daß sich eine resultierende Charakteristik S_s für Synchronlauf gleichmäßiger Größe ergibt.

Im Falle eines Vorlaufs oder eines Nachlaufs ergeben sich die in den Fig. 2Ab und 2Ac veranschaulichten _h-> Zuordnungen der beiden Charakteristika Si und S₄ sowie die zugehörigen resultierenden Charakteristika Sv bzw. S_n (Fig. 2Bb und 2Bc). Durch die Verwendung frequenzmoduiierter Signalfolgen wird vorteilhafterweise durch eine höherere Geschwindigkeit auch eine höhere Frequenz vorgetäuscht, so daß ein Ansteigen der Filmgeschwindigkeit eine Voreilung und damit eine Phasenverschiebung gegenüber dem Tonband simuliert. Dadurch ergibt sich ein günstiges Regelverhalten für den Kameraantrieb, das ein Pendeln praktisch ausschließt. Eilt nämlich der Bildfilm gegenüber dem Tonband 1 vor, so entsteht ein resultierendes Signal S₁-, das bei relativ geringem Frequenzabstand zwischen den Signalfolgen im Synchronlauf (F i g. 2Aa) fallweise negative Werte ergibt. Dies kann dadurch vermieden werden, daß der Abstand zwischen den beiden Markierungen für Synchronlauf größer gewählt wird als die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Frequenzwert einer der beiden Signalfolgen. Im übrigen ergeben sich bei Abweichungen vom Synchronlauf, wie die Fig. IAb und 2Ac zeigen, zwei verschiedene Werte innerhalb des resultierenden Signals S_v bzw. S_n, die abwechselnd auftreten. Diese Werte sind entweder bei großer Impulsbreite relativ wenig verschieden vom resultierenden Signal S_s für Synchronlauf, oder es besteht bei geringer Impulsbreite ein großer Werteunterschied.

Bei einer Phasenverschiebung der Signalfolgen von 180° (F i g. 3) sind der obere sowie der untere Wert des resultierenden Signals von dessen Sollwert jeweils gleich weit entfernt (Fig.3Ba). In diesem Falle treten somit bereits im Synchronlauf wechselweise zwei verschiedene Werte für das resultierende Signal S_s auf. Bei Vergleich dieses Signals S_s mit den sich bei Abweichungen vom Synchronlauf ergebenden Signalen S_v bzw. S_n zeigt es sich, daß die Abweichungen der oberen und unteren Werte der Signale S_v, S_n vom oberen Wert des resultierenden Signals S₅ relativ gering sind, was durch entsprechende Bemessung der Steilheit der Charakteristika Si und S2 erzielt werden kann. Auf diese Weise ist der Unterschied zwischen dem oberen und dem unteren Wert des resultierenden Signals S₁ größer als die sich bei Abweichungen vom synchronen Lauf ergebenden Abweichungen der oberen bzw. unteren Werte der Signale Sv, S_n, was die anhand von Fig.7 erläuterte Bildung des Regelsignals erleichtert.

Fig.4 zeigt den Fall, daß die Charakteristika Si und S₄ zwar gleichphasig im Synchronlauf, jedoch einander entgegengerichtet hinsichtlich des Verlaufs ihrer Frequenzwerte sind. Fig.4Aa zeigt, daß die Differenz zwischen den Charakteristika Si und S₄ während einer Signalperiode ständig abnimmt. Es ist daher vorteilhaft, die beiden Signalfolgen beim Überlagern zu addieren. In diesem Falle ergibt sich wiederum ein Signal S₁ gleichmäßiger Größe für Synchronlauf, wogegen sich bei Abweichungen vom synchronen Lauf ähnliche Signale für die Signalfolgen S_v, S_n ergeben wie im Falle von F i g. 2.

Dies gilt im wesentlichen auch für die Fig.5, bei der die Markierungen nicht nur einander entgegengesetzt gerichtete Charakteristika aufweisen, sondern zusätzlich im Falle des synchronen Laufe um 180° gegeneinander versetzt sind. Hier ergeben sich also bei Addition der Signalfolgen ähnliche resultierende Signale wie bei der Ausführung gemäß F i g. 3.

Aiihand von F i g. 6 soll die Erzeugung eines Regelsignals aus den resultierenden Signalen gemäß F i g. 4B erläutert werden. Dabei sind im rechten Teil des dargestellten Diagramms das Signals S_s mit voller Linie, das Signal S_v strichliert und das Signal S_n strichpunktiert

eingezeichnet. Diesen verschiedenen Möglichkeiten des sich ergebenden resultierenden Signals werden nun mindestens zwei Vergleichswerte gegenübergestellt, nämlich ein oberer Vergleichswert Ow und ein unterer Vergleichswert Uw. Zweckmäßig wird jedoch zusätzlich noch ein Sollwert Sw für synchronen Lauf den sich ergebenden resultierenden Signalen gegenübergestellt, welcher Wert Sw hinsichtlich seiner Größe dem resultierenden Signal S₅ entspricht. Die beiden anderen Vergleichswerte Ow und Uw entsprechen dem oberen bzw. unteren Wert eines Signals mit einer Phasenabweichung von ± 180°. Sie könnten gegebenenfalls aber auch anders gewählt sein, jedoch ist es zweckmäßig, sie so zu wählen, daß sie einer Abweichung entsprechend einem Vorlauf oder einem Nachlauf des geregelten Antriebs entsprechend 360° (S_x, + S_n) gewählt sind. Es zeigt sich, daß das sich bei Vorlauf des Bildfilms ergebende resultierende Signal S₁, mit seinem oberen Wert um den gleichen Betrag vom oberen Vergleichswert Ow abweicht, um den es mit seinem unteren Wert vom unteren Vergleichswert Uw differiert. Das gleiche gilt für das Signal S_n, so daß bei entsprechender Filterung der resultierenden Signale und Gegenüberstellung zu den Vergleichswerten Ow und Uw bzw. Sw leicht feststellbar ist, ob der geregelte Antrieb vor-, nach- oder synchron läuft.

Ähnliches gilt für die Ausführungsform gemäß F i g. 7, in der die Erzeugung eines Regelsignals aus den resultierenden Signalen S₅, S_x. und S_n gemäß F i g. 5 dargestellt ist. Im synchronen Lauf ergeben sich zwei abwechselnd auftretende Werte des Signals S₅, wobei zweckmäßigerweise die beiden Vergleichswerte Ow, Uw entsprechend diesen beiden Werten des Signals S₅ gewählt sind. Hierfür wird, wie bereits erwähnt, die Steigung der Charakteristika S\ und St, so gewählt, daß der Unterschied zwischen dem oberen und dem unteren Wert des resultierenden Signals S₅ größer oder höchstens gleich den sich bei Abweichungen vom synchronen Lauf ergebenden Abweichungen im resultierenden Signal ist. Tatsächlich zeigt sich auch, daß die oberen Werte der Signale S_n S_n nahe dem oberen Vergleichswert Ow liegen, wogegen die jeweiligen unteren Werte, in deutlichem Abstand vom oberen Vergleichswert Ow, um den unteren Vergleichswert Uw liegen. Somit kann auch hier durch entsprechende Filterung leicht festgestellt werden, ob die Werte für das resultierende Signal oberhalb oder unterhalb der Vergleichswerte liegen.

In Fig. 8 ist eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Hierbei sind die Eingänge für die Signale Si, S₄ in der Fig.8 links oben dargestellt. Während das Signal S\ unmittelbar einem Verstärker tO zugeführt wird, wird das Signal Sa gegebenenfalls zuerst mit einem nicht modulierten Referenzsignal Sr verglichen. Dies ist dann der Fall, wenn der Signalgenerator, d. h. die Scheibe 9 (F i g. 1) in der Kamera 4, die Signale in Form einer Nadeltonschrift enthält oder als Schallplatte ausgebildet ist. In diesem Falle ist nämlich die Tonabnahme-Einrichtung gegenüber Erschütterungen empfindlich, und es wäre daher denkbar, daß sich bei Auftreten einer Erschütterung ein Störsignal ergibt, das unter Umständen die Synchronrcgelung falsch beeinflußt. Dieses Störsignal muß also ausgefiltert werden, und dies geschieht am besten dadurch, daß die Scheibe 9 gleichzeitig mit dem frequenzmodulierten Signal S₄ ein unmoduliertes Referenzsignal Sr enthält, so daß bei Erschütterungen sich die gleiche Störung sowohl im Signals S₄ als auch im Referenzsignal Sä ergibt. Zweckmäßig können die Tonrillen in einer Schallplatte entsprechend den Rillen für Stereoton ausgebildet sein, wobei die eine Seite der Rille das modulierte, die andere Seite das unmodulierte Signal enthält. Die Signale S₄, Sr können dann einer

Ό Differenzeinrichtung 11 zugeführt werden, die das Störsignal ausfiltert. Die Differenzeinrichtung 11 kann jedoch bei anderen Aufzeichnungsarten für das Signal S₄ entfallen. In diesem letzteren Fall wird das von der Kamera kommende Signal S₄ dann unmittelbar einem Verstärker 12 zugeführt, wobei die Ausgänge der Verstärker 10, 12 an eine Überlagerungsschaltung 13 angeschlossen sind. In dieser ÜDerlagerungsschaltung 13 wird das resultierende Signal gebildet. Da die Signale Si, S₄ frequenzmodulierte Signale sind, ist es notwendig, das resultierende Signal einer Frequenzerkennungsschaltung 14 zuzuführen. Diese Frequenzerkennungsschaltung 14 weist an ihrem Eingang einen Frequenzumformer 15 auf. In diesem Frequenzumformer 15 wird für jede Änderung des Parameterwertes des resultierenden Signals vom oberen zum unteren Wert ein Impuls abgegeben. Somit entspricht also jeder vom Frequenzumformer 15 abgegebene Impuls gleichmäßiger Breite einem Impuls des resultierenden Signals unabhängig von dessen Breite. Die Impulsbreite des resultierenden Signals geht auf diese Weise in das zu bildende Regelsignal nicht ein. Angeschlossen an den Frequenzumformer 15 ist eine Vergleichsschaltung 16 mit wenigstens zwei, im vorliegenden Fall jedoch drei Kanälen. Diese Vergleichsschaltung 16 dient im Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Frequenz-Spannungs-Wandler. Hierzu ist am Ende eines jeden Kanals je ein Schwellwertschalter 17a, 17Z), 17c vorgesehen. Diese Schwellwertschalter 17a, 17£>, 17c besitzen vorzugsweise eine geringere Hysterese als die Restwelligkeit des Einganges. Jeder der drei Kanäle ist durch ein entsprechend bemessenes /?C-Glied auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt. Beispielsweise ist ein Kanal 16a auf 2 kHz, ein Kanal 166 auf 3 kHz und ein Kanal 16cauf 4 kHz abgestimmt. Hierbei entspricht der Wert von 2 kHz im Kanal 16a dem unteren Vergleichswert Uw gemäß F i g. 6, der Wert von 3 kHz im Kanal 166 dem Sollwert Siv und der Wert von 4 kHz im Kanal 16c dem oberen Vergleichswert Ow. Die Ausgänge der drei Kanäle 16a, 16i>und 16c werden einer Erkennungslogik 18 eingespeist, die ein Regelsignal abgibt. Dieses Regelsignal wird einer in der Kamera befindlichen Motorregelschaltung zugeführt.

Fig. 9 zeigt einen Teil der in Fig. 1 schematisch dargestellten Kamera mit einer Hauptwelle 102 und

5¹") einer herkömmlichen Arretiereinrichtung für die Hauptwelle. Mit Hilfe eines Sperrschiebers 124 wird in bekannter Weise die Welle 102 stillgesetzt, sobald dieser Schieber 124 durch Verschieben des Auslösers nach links in die Bahn einer Nase 120 gerät und diese an

wi ihm anschlägt. Die Scheibe 9 dient als Impulsgeber (vgl. Fig. 1). Diese Impulsgeberscheibe beginnt beim Anlauf der Kamera zweckmäßig immer von einer Nullstellung an zu laufen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Synchronisiersystem für Gleichlauf von Bildfilm und Tonträger durch Vergleich von darauf angebrachten Markierungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Markierung eine Schwingung mit in gleichbleibender Richtung sich ändernder Frequenz ist.

2. Synchronisiersystem für Gleichlauf von Bildfilm und Tonträger durch Vergleich von darauf angebrachten Markierungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Markierung eine Schwingung mit in gleichbleibender Richtung sich ändernder Amplitude ist

3. Synchronisiersystem für Gleichlauf von Bildfilm und Tonträger durch Vergleich von darauf angebrachten Markierungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Markierung eine Impulsfolge init in gleichbleibender Richtung sich änderndem Impulsabstand ist.

4. Synchronisiersystem für Gleichlauf von Bildfilm und Tonträger durch Vergleich von darauf angebrachten Markierungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Markierung eine Impulsfolge mit in gleichbleibender Richtung sich ändernder Impulsgröße ist.

5. Synchronisiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Markierung von Bildfilm bzw. Tonträger linear ist und gleiche Steigung hat.

6. Synchronisiersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Markierungen gegensinnig verlaufen.

7. Synchronisiersystem nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bildfilin und Tonträger mehrere gleichartige, aneinander anschließende Markierungen aufweisen.

8. Synchronisiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß pro 16 Bilder eine Markierung vorgesehen ist.