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Einrichtung zur Umsetzung farbiger Lichterscheinungen in Töne Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umsetzung farbiger # Lichterscheinungen
in Töne auf elektrischem Wege mittels spektralanalysierender Vorrichtungen und Photozellen,
bei der erfindungsgemäß für jede der durch die Dispersion festgelegten Frequenz
je eine Photozelle mit derartiger Lichtempfindlichkeit vorgesehen ist, daß durch
die Zellen in ihrer Gesamtheit alle Farben des Spektrums im Verhältnis gleichmäßig
empfindlich übertragen werden, und wobei jede Zelle einen vorzugsweisen , abstimmbaren
Schwingungserzeuger steuert, der jeweils auf die der Photozelle zugeordneten Frequenz
abgestimmt ist.
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Gemäß weiterer Erfindung werden zur Erzeugung der die Photozellen
beeinflussenden Licht- bzw. Farbwerte, also beispielsweise Intensität, Volumen,
- Unterbrechungsfrequenz, künstliche Lichtspiele (Diapositive), entsprechend hergerichtete
Filmbänder, sonstige Folgen von Licht und Farbkombinationen u. dgl. verwendet.
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Grundprinzip der Anordnung ist die optische Analyse zusammenhängender
farbiger Lichterscheinungen und die Verwendung dieses zerlegten Lichtes zur Erzeugung
sinusförmiger tonfrequenter Schwingungen in elektrischen Schwingungsgeneratoren,
z. B. Röhrensendern, Wechselstromgeneratoren. Durch wechselnde Bestrahlung lichtelektrischer
Zellen werden verschiedene Schwingungsgeneratoren eingeschaltet bzw. unterbrochen,
wobei gleichzeitig eine Amplitudenregelung der entstehenden Schwingungen erfolgt.
Es können hierzu Schwingungskreise Verwendung finden, deren Eigenfrequenz musikalisch
brauchbar ist - als Grundton oder gradzahlige Harmonische - oder aber solche, die,
nach den Methoden der Frequenzvervielfachung,ganze Klangfarbengemische erzeugen.
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Solche Schaltungen zur Erzeugung tonfrequenter Schwingungen sind bereits
bekannt, auch ihre Kombination durch Einordnen von Siebketten und Klangmischungsvorrichtungen
zwecks Erlangung qualitativ hochwertiger musikalischer Obertönmischungen. Es handelt
sich bei jeder der bekannten Schwingungsanordnungen jedoch um die Erzeugung bzw.
Mischung und Modulation durch manuelle Mittel. Eine Erregung der Schwingungskreise
durch eine entsprechende Anordnung optischer Beugungsmittel und lichtelektrischer
Zellen ist noch nicht bekannt.
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Der Gegenstand der Erfindung bezweckt die Erzeugung von tonfrequenten
elektrischen Schwingungen, die der Helligkeit eines Bildes bzw. dem von einem Gegenstande
reflektierten Lichtvolumen entsprechen. Durch geeignete Anordnungen, durch prismatische
Zerlegung farbiger Lichterscheinungen u. dgl. werden weitere, den musikalischen
Obertönen o. dgl. entsprechende Klangfrequenzen hervorgerufen.
In
der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und schematisch dargestellt.
Es bedeuten: Abb. i die durchschnittliche Empfindlichkeitskurve von Selenzellen
innerhalb des Spektrums des weißen Lichtes, Abb. 2 Schema für Spaltblenden, Abb.
3 Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, Abb.4 Teil des Schaltschemas gemäß Abb.
3.
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Bekanntlich sind die Lichtstrahlen photochemisch um so wirkungskräftiger,
je kürzer ihre Wellen sind. Auf eine empfindliche Photozelle angewandt, bedeutet
dieses, daß die Intensität der Belichtung durch Rot proportional um so viel geringer
sein inuß als zum Beispiel durch Violett, als die Mü-Zahl des Rot größer ist als
die des Violett usw. Es sind lichtelektrische Zellen bekannt, die panchromatisch,
d. h. für alle Farben des Spektrums ini Verhältnis gleichmäßig empfindlich sind,
so daß bei Gitterbeugung, wo also das Spektrum in gleichem Abstand der Farben voneinander
ausgezogen ist, eine fast völlig gleichmäßig proportional ansteigende Empfindlichkeitskurve
innerhalb der Farbfelder des sichtbaren Lichtes gewährleistet ist. Abb. i zeigt
die durchschnittliche Empfindlichkeitskurve von Selenzellen innerhalb des Spektrums
Dispersion des "Sonnenlichtes im Prisma, mit besonderer Kennzeichhung einzelner
Teile des Spektrums innerhalb der Fraunhoferschen Linien, und zwar Teile ganz bestimmter
Wellenlängenbereiche. Die Auswahl solcher bestimmten Teile des Spektrums erfolgt
sorgfältig aus dem Grunde, weil es Licht von nur einer einzigen Wellenlänge, also
absolut homogenes Licht, bekanntlich nicht gibt, sondern die farbig erscheinenden
Lichtstrahlen immer nur mehr oder weniger übereinandcrgelagerte Wellenlängen des
Lichts darstellen. Wenn durch den Erfindungsgegenstand harmonische Frequenzverhältnisse
innerhalb des Spektrums dargestellt «-erden sollen - was für bestimmte Verwendungszwecl;e
erwünscht sein mag -, müssen die Farbtöne, um über ihr gegenseitiges Frequenzverhältnis
Klarheit gewinnen zu lassen, in bezug auf ihre Reinheit oder Homogenität in bestimmter
Weise ausgewählt sein. Aus der beispielsweisen Empfindlichkeitskurve einer Selenzelle
gemäß Abb. i ergibt sich ein genau proportionales Verhältnis der Belichtungsintensitäten
ausgewählter Farbenbrechungen, und zwar verhalten sich:
| Rot : Orange : Gelb : Grün : Blau : Indigo : Violett |
| wie |
| 8 . IQ . Il . i2 . i3 . i4 . i6. |
Der Erfindupggedanke folgt also, wenn er Intensität des Lichtes innerhaIiä des Spektrums
mit dessen Frequenzverhalten einzelner seiner Teile für gewisse Verwendungszwecke
des Erfindungsgegenstandes zueinander gleichgesetzt, einem physikalisch gesicherten
Prinzip. Abb. 2 gibt beispielhafte Hinweise, wie spezielle Spaltblenden zuni Auswählen
solcher bestimmten Teile aus dem Spektrum zwecks Herstellung harmonischer Intensitäts-bzw.
Frequenzverhältnisse beschaffen sein müssen, und zwar in
| cc) für Rot :, Grün : Violett |
| wie 2 3 |
| @) für Rot : Orange : Grün : Indigo :Violett |
| wie 4 5 6 7 8 |
| y) für Orange: Indigo |
| wie 5 7 - |
| b) für Gelb : Hellblau |
| wie 1z . r3. |
Diese vier Beispiele können in Kombinadon zueinander verschiebbar auch gleichzeitig
verwendet werden, immer vorausgesetzt, daß mittels des Erfindungsgegenstandes harmonische
Frequenzverhältnisse der Spektralfarben in musiNalische Klangfrequenzen umgewandelt
werden sollen. Die Auswahl solcher harmonischer Frequenzverhältnisse ist für den
Gegenstand der Erfindung jedoch keine Vorbedingung, sondern nur die Lösung einer
Sonderaufgabe des Erfindungsgedankens.
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Gemäß der Erfindung wird in den Strahlengang eines Objektives ein
optisches Beugungsmittel - Prisma oder Beugungsgitter - in den Brennpunkt einer
Sammellinse so angeordnet, daß das von der Optik eingefangene Strahlenbündel, -durch
die Beugung
systematisch geordnet, auf eine Reihe von lichtelektrischen
Zellen geworfen wird. Es werden dementsprechend - j e nach dem Gehalt des Strahlenbündels
an einzelnen Farben - immer eine oder mehrere dieser lichtelektrischen Zellen belichtet.
Die einzelnen lichtelektrischen Zellen liegen in Wechselstromkreisen verschiedener,
untereinander abgestimmter Frequenzen, die zusammen, der Abstimmung der Kreise entsprechende,
Schwingungsgemische erzeugen.
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Abb.4 zeigt das Schaltungsprinzip eines beispielsweisen Röhrengenerators;
je eine der vorerwähntem lichtelektrischen Zellen kann in einen solchen Schwingungskreis
eingeschaltet werden. In dem Schwingungsgenerator gemäß Abb. 4 bilden Anodenkreis
c und Gitterkreis i zusammen das abstimmbare Schwing= system, dessen Wellenlänge
innerhalb des Tonbereichs beliebig gewählt werden kann. Wird die lichtelektrische
Zelle z, die beispielsweise im Anodenkreis liegt, belichtet, so wird der Schwingungskreis
eingeschaltet. In einem im Anodenkreis befindlichen Telephon i wird daher ein Ton
gebildet, dessen Schwingungszahl von der Abstimmung des Schwingungskreises abhängt
und dessen Amplitude der Intensität der Belichtung der lichtelektrischen Zelle z
entspricht. Es können naturgemäß auch andere Schwingungsgeneratoren verwendet werden.
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Die Anzahl der einzelnen hintereinandergeschalteten Schwingungskreise
richtet sich nach der Anzahl der hinter dem optischen Beugungsmittel angebrachten
lichtelektrischen Zellen. In den Strahlengang der Optik können auch zwei neben-
oder übereinander angeordnete Beugungsmittel gebracht werden, so daß eine doppelte
Zerlegung des eingefangenen Lichtes erfolgt, also mit zwei Spektren in Erscheinung
treten, wovon jedes einzelne Spektrum seine ihm zugehörige Reihe von lichtelektrischen
Zellen erhält. Die Abstimmung der Schwingungskreise kann danach so erfolgen, daß
die eine Reihe der lichtelektrischen Zellen Grundtöne bildet, die andere dagegen
Harmonische o. dgl. Das optische Beugungsmittel kann aber auch so ausgebildet werden,
beispielsweise als prismatischer Ring, daß es kreisförmige Spektren ausstrahlt,
wodurch beliebig viele Reihen von lichtelektrischen Zellen hinter dem Beugungsmittel
angeordnet werden können. Dementsprechend groß muß idie Anzahl :der einzelnen Schwingungsgeneratoren
werden.
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Abb.3 zeigt. das Schema eines Ausführungsbeispiels gemäß- der Erfindung.
Daraus ist ersichtlich, wie die optischen Mittel und die Schwingungskreise zueinander
in Beziehung gebracht werden können: in den Strahlengang einerphotographischenKamera9
- zweckmäßig ist, wie in der Zeichnung vorgesehen, die Verwendung einer Spiegelreflexkamera
mit besonders lichtstarkem Objektiv io - wird ein Ringprisma ii so angeordnet, daß
im Brennpunkte einer Sammellinse 12 oder kurz vor dieser ein kleiner Durchgang .für
einen Teil des gesammelten Strahlenbündels bleibt. Die in dem prismatischen Ring
i i zerlegten Teile des Strahles, also die, die von der konzentrischen Öffnung des
Ringprismas nicht durchgelassen werden, werden, durch die prismatische Zerlegung
systematisch geordnet, je auf eine Reihe von kreisförmig hinter dem Ringprisma i
i angeordneten lichtelektrischen Zellen 23 ... geworfen; es werden dementsprechend
immer eine oder mehrere dieser Zellen oder Reihen von Zellen belichtet, je nachdem,
welche Farbeinheiten in dem zerlegten Strahl enthalten sind. Diese einzelnen Reihen
von lichtelektrischen Zellen 23 ... liegen in entsprechend vielen abstimmbaren
Schwingungskreisen.
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Der Teil des Strahlenbündels aber; der durch die konzentrische Öffnung
des prismatischen Ringes gestrahlt wird, belichtet eine weitere lichtelektrische
Zelle 2, die in einem Antriebsaggregat 6 als variabler Widerstand wirkt. Dieses
Antriebsaggregat für eine durchlochte Scheibe weist hinter der durchlochten Scheibe
i die lichtelektrische Zelle 2 auf, die im Höchstbelichtungszustande den Strom einer
Gleichstrombatterie 3 in eine elektromagnetische Achsenkupplung 4 ungehindert fließen
läßt, so daß der Elektromagnet 5 der Kupplung 4 voll erregt ist,, die durchlochte
Scheibe i und der Antriebsmötor 6 also eng gekuppelt und beide zur gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit
gezwungen werden.
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Bei der in Abb. 3 %chematisch dargestellten beispielhaften Ausführungsform
des Erfindungsgedankens erfolgt die Speisung der elektromagnetischen Kupplung 4
zwischen Antriebsmotor 6 und durchlochter Scheibe i aus einer Gleichstromquelle
3 über einen regelbaren Widerstand 15, mit Hilfe dessen eine etwas auftretende Trägheit
des über die Kupplung angetriebenen Teiles dadurch ausgeglichen werden kann, indem
das Magnetsystem 5 einen um so stärkeren Strom erhält, als zu fester Kupplung gebraucht
wird, d. h. als eben zur Aufhebung der Trägheit erforderlich ist. Drehzahlregulierung
und Synchronisierung der umlaufenden Scheibe i mit dem Antriebsaggregat können in
an sich bekannter Weise auf mechanischem Wege, elektrischem oder akustischem Wege
erfolgen. Die Anzahl der Löcher in der durchlochten Scheibe -i richtet sich nach
der Anzahl der Umdrehungen des Antriebsaggregates 6 bzw. der Periode des Wechselstroms,
der das Antriebsaggregat
6 speist und der Anzahl der Weicheisenstäbchen.
mit denen die Trommel des Antriebsaggregates belegt ist, sowie nach der Höhe des
Tones, der als Grundton angenommen werden soll. Dieser Grundton entspricht der Höchstfrequenz
bei Bestrahlung der Selenzelle mit umerlegtem weißem Licht. In der in Abb. 3 dargestellten
Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird die Selenzelle 2, da das sie bestrahlende
Licht von dem prismatischen Ring i i nicht gebeugt worden ist, zwar immer mit unzerlegtem,
in seiner Helligkeit jedoch wechselndem Licht bestrahlt. Die größtmögliche Helligkeit
eines solchen Strahles ergibt die Höchstfrequenz der Bestrahlung, entspricht also
dem Grundton. Ausgehend von dieser Grund- bzw. Höchstfrequenz wird für jede mindere
Helligkeit bzw. für jede Veränderung des Lichtvolumens eines eingefangenen Bildes
eine andere Belichtungsintensität, also eine andere Belichtungsfrequenz und mithin
eine Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der durchlochten Scheibe i hervorgerufen.
Entsprechend einem beliebigen Schwingungszahlverhältnis der musikwissenschaftlichen
Ordnung (z. B. 3 : d. : 5) ist die durchlochte Scheibe i noch mit mehreren Reihen
Öffnungen versehen, die das Licht konstanter Lichtquellen 1;. 18, i9 ... auf weitere
Selenzellen 20, 21, 22 . wirken lassen bzw. unterbrechen, wodurch
in einem Telephon 16 Tonintervalle zu dem von der Selenzelle 2 gebildeten Ton veranlaßt
«-erden. Die gesamte Helligkeit eines Bildes vermag also Intervalle oder Akkorde
zu erzeugen. Jedes Bild erzeugt also, da es einen anderen Helligkeitsgrad aufweist
als irgendein anderes, auch einen anderen Akkord.
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Die Abstimmung der Wechselstromkreise, in die die Selenzellen
23 ... eingeschaltet sind, zueinander und zu den Selenzellen i und
20, 21, 22 , kann entweder erfolgen, nach dem in der Kurve Abb. i festgestellten
Frequenzverlialten der Spektralfarben unter- und zueinander und gleichzeitig innerhalb
der einzelnen Reihen, von denen je eine alle von der gleichen Spektralfarbe belichteten
Selenzellen enthält, gegeneinander in einem bestimmten Oktaven- oder Obertonverhältnis,
oder auf Grund des Verhältnisses der Spektralfarben zu den Tonqualitäten (dessen
Untersuchung der psychologischen Forschung unterliegt) oder aber nach musikalischen
Gesichtspunkten der Lehre von der Tonempfindung, von Harmonie und Kontrapunkt.
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In jedem dieser Fälle ergibt sich folgende Wirkungsweise der Anordnung:
jedes Bild, jeder Gegenstand, der sich in Reichweite eines photographischen Objektivs
befindet, ist zur Erzeugung musikalischer Klangwirkungen zu verwenden. Bei einem
naturfarbig photographierten Film zum Beispiel erfolgt durch die Anordnung, durch
welche der Film in seine farbigen Bestandteile zerlegt wird und diese Farbbrechungen
auf Selenzellen zur Einwirkung kommen, die Bildung einer Musik, die den optischen
Gehalten. des Films entspricht. Die Bildung dieser Musik kann dabei erfolgen: unvorherbestimmt,
also durch unwillkürliche Umwandlung der optischen Bestandteile des Films, oder
aber willkürlich, also indem bei der Aufnahme des Films die der gewollten Musik
entsprechenden optischen Inhalte in den Film hineinphotographiert werden. Bei der
in Abb.3 dargestellten Ausführungsform erzeugt jedes einzelne Filmbild einen seiner
Gesamthelligkeit entsprechenden Akkord von drei, vier, fünf oder mehr Tönen; die
fortlaufende Bildfolge ergibt die Akkordfolge. Gleichzeitig werden die Einzelheiten
des photographierten Gegenstandes bzw. des eingefangenen Bildes (bei farbigen Filmen
die farbigen Einzelheiten) zur Erzeugung weiterer Töne veranlaßt, deren Anzahl von
der Zahl der in die verschiedenen Wechselstromkreise eingeordneten Photozellen abhängig
ist. Die Amplitude aller dieser Töne ist bedingt durch die Intensität der Belichtung
der Photozellen. Je mehr danach eine einzelne Farbe in dem ganzen Bild enthalten
ist, desto größer ist auch die Intensität der Belichtung der für diese Farbe durch
die prismatische Zerlegung bestimmten Selenzelle. Dementsprechend größer ist auch
die Amplitude, also die Lautstärke des von dieser Photozelle erzeugten Tones. Ist
z. B. Grün in einem Filmbild nicht enthalten, Rot auf einzelne Stellen des Bildes
verteilt, Blau jedoch der vorherrschende Eindruck, so entsteht ein Diskantakkord
(weil das vorherrschende Blau ein verhältnismäßig helles Lichtvolumen darstellt).
Die auf Grün reagierende Selenzelle wird, da Grün in dem Bilde nicht enthalten ist,
nicht belichtet, folglich enthält der entstehende Akkord auch nicht die Färbung
durch den eigentlich von Grün zu veranlassenden Ton. Dagegen ist die Lautstärke
des von Rot hervorgerufenen Tones minimal, jedoch die von Blau groß. Danach ergibt
die Hell-Dunkel-Qualität eines Filmstreifens dessen Melodie, das Motiv oder ähnliches
der Musik; der farbige Inhalt eines jeden Bildes dieses Films bewirkt dazu Kolorit,
Klangfarbe, Toncharakteristik u. dgl. dieser Melodie. Rhythmus, Tempo und Dynamik
dieser optisch akustischen Musik sind von denen des Films abhängig, also durch diesen
bestimmbar und zu beeinflussen.
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Es sind außer der in Abb.3 dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgedankens
auch
- anders geartete Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann an Stelle eines
Bildfangapparates, wie in Abb. 3 dargestellt, die ganze Anordnung der optischen
Mittel in einen Projektionsapparat gebracht werden. Ebenso kann die Anordnung ohne
den mechanischen Teil (Scheibe i, elektrisch-magnetische Kupplung 4, 5, Stimmgabelunterbrecher
6 mit phonischem Rad) ausgeführt werden. Das Ringprisma i i oder an dessen! Stelle
ein Beugungsgitter kann direkt in den Strahlengang eines photographischen oder Projektionsobjektivs
,gebracht werden, also unter Fortfall .der Sammellinse 12. Vor jeder Selenzelle
können Spaltblenden angeordnet werden, die eine Auswahl des zur Bestrahlung einer
jeden einzelnen Selenzelle dienenden Lichtes in bezug auf seine größtmögliche Reinheit
gestatten. Erforderlichenfalls können die in Abb.3 dargestellten Spaltblenden in
den Strahlengang zwischen Beugungsmittel i i und den Reihen von Selenzellen 23 ..
. eingeordnet werden. An Stelle von Selenzellen können als eine dem Fachmann geläufige
Maßnahme auch Photozellen verwendet werden, wobei zusätzliche Verstärkeranordnurigen
vorzusehen sind. In der Schaltung der Gmeratoranlage 24 können an Stelle von Hochvakuumröhren
Glimmlampen u. dgl. zur Anwendung kommen.
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Erfindungsgemäß können für sich oder hilfsweise entsprechende Licht-
oder Farbenkompositionen im oder neben dem Bildstreifen vorgesehen sein, etwa in
der Art, wie die Sprach- o. dgl. Aufzeichnungen beim Lichttonfilm auf dem Filme
aufgezeichnet sind. Auch die Verwendung eines entsprechend hergerichteten Separatfilms
ist möglich. Weiterhin können die Sprech- u. dgl. Frequenzaufzeichnungen des Lichttonfilms
dazu benutzt werden, nach dem vorliegenden Verfahren optisch abzutasten, um zum
Film Begleitmusik zu erhalten, und zwar entweder für sich allein oder als Untermalung
zu der durch :die aufgezeichneten Frequenzen; auf bekannte Art abgetasteten Musik,
Sprache o. dgl. Es lassen sich auch zusätzliche Lichtspiele während der Filmvorführung
in der Weise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens akustisch umwandeln, daß die
Lichtspiele (Schwarzweiß- oder Farbenkompositionen) in der aufgezeigten Form eingefangen
und umgewandelt werden. Diese Lichtspiele können während der Vorführung erzeugt
oder als Filmband Diapositiv- o. dgl. Folgen verwendet werden. Kurzum, es läßt sich
jede beliebige willkürliche oder unwillkürliche Art der Tonerzeugung durch Umwandlung
optischer Eindrücke in akustische bewirken.