DE69114718T2

DE69114718T2 - Digitales tonsystem für kinofilm und verfahren.

Info

Publication number: DE69114718T2
Application number: DE69114718T
Authority: DE
Inventors: Terry D. Westlake Village Ca 91362 Beard
Original assignee: Digital Theater Systems Inc
Current assignee: DTS Inc
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2011-09-27
Also published as: DE69131301D1; AU652965B2; EP0551424A1; KR0185423B1; WO1992006409A1; EP0551424A4; JPH06501110A; BR9106928A; AU8667191A; DE69114718D1; ATE130445T1; DE69131301T2; JP2708961B2; EP0666495B1; EP0666495A1; EP0551424B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Tonspuren bei Kinofilmen.

Beschreibung des Standes der Technik

Gegenwärtig werden bei Kinofilmen analoge Aufzeichnungsverfahren benutzt. Die meisten Kinofilme benutzen eine optische Analog-Tonspur, die auf dem Film zusammen mit dem Bild aufkopiert und zur Wiedergabe des Tons optisch abgetastet wird. Ein anderes Verfahren besteht in dem Aufzeichnen des Tons auf Magnetstreifen, mit denen die Filmkanten beschichtet sind; dieses Verfahren wird z.B. bei der Erzeugung des "Dolby 70 mm Tons" benutzt.
Optische Tonspuren können verschmutzen und ein verrauschtes Ausgangssignal erzeugen. Magnetisch aufgezeichnete Tonspuren sind Rauschproblemen unterworfen, gleichartig denen, die bei anderen Tonbändern angetroffen werden. Es ist höchst erwünscht, die Qualität von Kinofilmton auf einen Pegel zu erhöhen, der dem bei CDS erreichten vergleichbar ist.
Es ist schon früher vorgeschlagen worden, siehe z.B. US-A- 4 600 280, die optische Analog-Tonspur durch eine digitale Tonspur zu ersetzen, in der der Ton digital kodiert ist. Obwohl dies theoretisch eingesetzt werden könne, um eine Tonwiedergabe höherer Qualität zu erhalten, wäre es ziemlich teuer, sowohl die zahlreichen kleinen digitalen Datenbits aufzuzeichnen als auch eine Einrichtung zu schaffen, um diese wieder abzulesen, und die eng kompaktierten Daten könnten dazu eigene Rauschprobleme entstehen lassen. Zusätzlich wäre es schwierig, zuverlässig derartige digitale Spuren unter Benutzung von üblichen Filmlabor-Verfahren zuverlässig zu kopieren. Es bestünde auch eine Begrenzung im Hinblick auf die Anzahl von Tonspuren, die auf den Film kodiert werden könnten. Da die digitale Tonspur den Platz der normalen optischen Analog- Tonspur einnimmt, wären zwei Arten von Kopien herzustellen und zu vertreiben, eine mit der digitalen Tonspur und die andere mit einer Analog-Tonspur, denn wenn eine Digitalkopie zu einem Filmtheater ohne digitale Abspielmöglichkeit käme, könnte sie nicht vorgeführt werden. Weiter hätte ein digitale Kopien abspielendes Theater keine Reserve bei einem Versagen des Digital-Lesegerätes.
US-A-4 306 781 offenbart ein Mehrzweck-Ton/Daten-System zum Aufzeichnen und Wiedergeben einer Vielzahl von getrennten und jeweils andersartigen Informationen, die digital und/oder analog sind. Das System ist in erster Linie bestimmt zur Anwendung bei Filmstreifen, die irgendeinen standardmäßigen photographischen Tonkopf ohne Abänderung benutzen. Die verschiedenen Ton/Daten-Spuren sind an dem Film zwischen den Einzelbildern und der Perforation entlang einer Seite des Filmes angeordnet, mit einer Datenspur in Form einer SMPTE- Zeitkodierung, die zwischen den Analogspuren und der Perforation vorgesehen ist, um so Befehlssignale für die Steuerung der Projektionseinrichtung, der Filmtheaterbeleuchtung, der Vorhänge und spezieller Effekte zu schaffen oder für mehrsprachige Untertitelung.
US-A-3 854 944 offenbart eine Tonspur, die an einem Silberhabgenid-Umkehrfarbfilm erzeugt wird durch ein Verfahren, bei dem nach dem Bleichfixieren des in dem farbentwickelten Material enthaltenen Silbers nur der Tonspurbereich des Materials mit einer Umentwicklermasse behandelt wird.
WO-A-90/14614, die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde und nach Art. 5 (3) EPÜ relevant ist, offenbart ein Tonsystem für Kinofilme, mit dem Probleme mit der Dynamik und Durchlaßband-Schwierigkeiten bei der Übertragung des Tones in den Filmen gelöst werden durch Verwendung einer Laserplatte, die durch einen Laserplattenleser gelesen wird, der mit dem Originalfilmtonband synchronisiert wurde. Durch Reparaturen an dem Film entstehende Probleme werden gelöst durch vorheriges Aufzeichnen der Tonspur, darauffolgendes Speichern derselben in einem Speicher und nachfolgendes Auslesen aus dem Speicher, während ggf. Sprünge beim Auslesen aus dem Speicher erzeugt werden, um zu vermeiden, daß Tonspurelemente, die schon aus dem Filmlauf entfernten Bildern entsprechen, noch enthalten sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonfilmbild-Audiosignals von einem Film, der eine Reihe von Filmbildern und einen digitalen Zeitkode enthält, welcher Stellen an dem Film identifiziert, mit:
Schaffen eines digitalen Signalspeichergerätes mit relativ großer Kapazität, welches digitale Audiosignale permanent speichert, die den aufeinanderfolgenden Stellen an dem Film entsprechen,
Abtasten des Films,
Lesen des Zeitkodes an dem Film, während er abgetastet wird, Zugreifen auf das digitale Signalspeichergerät, um die digitalen Audiosignale davon abzurufen, welche dem ausgelesenen Zeitkode entsprechen,
zeitweiliges Speichern der übernommenen digitalen Audiosignale in einem digitalen Datenpufferspeicher mit relativ schnellem Zugriff,
Projizieren der Kinobilder, nachdem der Zeitkode gelesen wurde, Auslesen und Abspielen der zeitweilig in dem digitalen Datenpufferspeicher gespeicherten digitalen Audiosignale synchron zur Projektion der Kinobilder,
Vergleichen aufeinanderfolgender Zeitkodes, die bei aufeinanderfolgenden Stellen an dem Film ausgelesen sind, und
Sperren eines Sprunges von einer ersten zu einer zweiten Reihe von Filmstellen in dem digitalen Speichergerät, wenn nicht die Zeitkodes für mindestens zwei aufeinanderfolgende Stellen in der zweiten Reihe von dem Film ausgelesen sind.
Bei einer bevorzugten Ausführung werden sowohl eine Analog-Tonspur wie ein digitaler Zeitkode auf einen Tonfilmstreifen aufgesetzt, wobei der digitale Zeitkode benachbart zu den Kinobildern in einem Bereich des Filmes angeordnet ist, der sowohl von den Kinobildern als auch von der analogen Tonspur freigehalten ist, um eine digitale Identifizierung der Kode- Stellen an dem Film zu schaffen. Die digitalen Audiodaten selbst werden statt in dem Film in einem hochzuverlässigen Archivspeichergerät mit hoher Kapazität gespeichert. Wenn der Zeitkode für eine bestimmte Stelle von dem Film ausgelesen wird, wird auf die digitalen Audiodaten zugegriffen von einem Schnellzugriff-Digitaldatenspeicherpuffer, in welchen vorher die digitalen Audiodaten von dem großen Archivgrundspeichergerät unter Vorwegnahme ihres Nötigseins in ein "virtuelles" Speicherschema übertragen wurden. Die Audiodaten werden von dem Puffer abgerufen, in Analogform gewandelt und synchron mit der Projektion des Kinobildes abgespielt. Zu diesem Zweck wird der digilale Zeitkode für die Filmstelle von dem Film gelesen und durch das mikroprozessorgesteuerte System zur Übertragung von Daten von dem Schnellzugriff-Pufferspeicher zu dem D/A-Rechner und zum Übertragen von Daten in vorwegnehmender Weise von dem digitalen Datenspeichergerät mit großer Kapazität zu dem Schnellzugriff-Pufferspeicher benutzt, bevor diese Daten eingesetzt werden. Bei dieser "virtuellen" Betriebsart kann auf die digitalen Audiodaten für eine bestimmte Stelle in dem Kinofilm augenblicklich von dem Schnellzugriff-Puffer zugegriffen werden. Das läßt eine Synchronisation mit Sprüngen in dem Kinofilm infolge von verlorenen Einzelbildern oder einem Projektor-"Überwechseln" zu, ohne daß augenblicklich die Lesestelle in dem großen digitalen Archiv-Audiospeicher körperlich geändert werden muß.
Der digitale Zeitkode ist vorzugsweise zwischen dem Kinobildern und der Analogtonspur angebracht in einen teilweise umentwikkelten Bereich des Films, der auch Filmfarben enthält. Im Gegensatz zu der analogen Tonspur, die nur mit Infrarotlicht lesbar ist, kann der digitale Zeitkode mit Licht; gelesen werden, das durch die Farben absorbiert werden kann, beispielsweise Licht von einer LED (lichtemittierenden Diode). Der Zeitkodebereich trennt wirksam den Umentwicklungsbereich der Audiotonspur von den Kinobildern ab.
Verschiedene "versagenssichere" Software-Routinen können ausgeführt werden, um sicherzustellen, daß gültige Zeitkodes gelesen werden, wie solche, die Zeitkodes für mindestens zwei aufeinanderfolgende Kinobilder in einer neuen Bildreihe erfordern, bevor ein Sprung zu der neuen Reihe ausgeführt werden kann. Dadurch ergibt sich ein Schutz gegen einfache Zeitkode- Lesefehler. Die Analogtonspur kann in Kinos benutzt werden, die nur eine Analogtonwiedergabe-Ausrüstung besitzen, und kann auch als Reserve bei einem Versagen des digitalen Systems dienen.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, in welchen:

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 eine vergrößerte Teilansicht eines Kinofilm-Abschnittes ist, der sowohl eine übliche Analogtonspur als auch einen digitalen Zeitkode gemäß der Erfindung enthält;
Fig. 2 eine Darstellung eines digitalen Zeitkodes ist, der zur Identifizierung von Stellen an dem Film eingesetzt werden kann;
Fig. 3 eine vereinfachte Zusammenbauzeichnung ist, die ein System zum Aufzeichnen sowohl des digitalen Zeitkodes wie einer Analogtonspur an einem Kinofilm zeigt;
Fig. 4 eine vereinfachte perspektivische Teilansicht ist, die ein System zum Auslesen des digitalen Zeitkodes von dem Film zeigt;
Fig. 5 ein Blockschaltbild ist, das ein duales Digital/Analog-Lesesystem für den digitalen Zeitkode und die Analog- Tonspur darstellt;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Systems zur Bearbeitung der von einem Film gelesenen Zeitkodes zu einem Audiosignal ist; und
Fig. 7a-7c Blockschaltbilder sind, welche den virtuellen Speicherbetrieb darstellen, wenn ein Sprung zwischen aufeinanderfolgenden Zeitkodeworten erfaßt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ergibt eine Möglichkeit, eine digitale Audiobegleitung zusätzlich zu einer normalen optischen Analog-Tonspur an einem Kinofilm vorzusehen. Das wird dadurch erreicht, daß eine Zeitkodespur an dem Film vorgesehen wird, die eine äußere digitale Tonquelle mit dem Filmbild synchronisiert. Der Zeitkode ist an dem Film so angeordnet, daß er in keiner Weise die übliche optische Tonspur oder die Kinobilder stört, ist hochzuverlässig und leicht aufzuzeichnen und kann mit normaler Kinofilm-Laboreinrichtung und innerhalb normaler Laborstandard-Möglichkeiten kopiert werden.
Der Zeitkode ist in einen Bereich an der Kopie zwischen der normalen optischen Tonspur und den einzelnen Filmbildern gesetzt. Er dient normalerweise dazu, den optischen Tonspurbereich von den Bildern zu trennen und wird normalerweise beim Kopieren der Tonspur freigehalten. Er liegt innerhalb des durch den Labor-Tonspurkopierkopf belichteten Bereichs, jedoch außerhalb des Bereiches, der durch den normalen Labor-Bildkopierkopf belichtet wird. Er liegt gut außerhalb des Bereichs, der durch den normalen optischen Tonwiedergabekopf an einem Projektor abgetastet wird, so daß keine Störung der normalen optischen Tonspur eintritt. Ein Stück eines 35 mm Kinofilms, der mit dem neuen Digitalzeitkode versehen ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Eine Reihe von Sprossenrad-Perforationslöchern 2 liegt zwischen der Kante 4 des Films und dem normalen optischen Tonspurbereich 6.
Die Einzelbilder werden durch einen Bildbelichtungskopf in einen Bereich 8 kopiert, der mit Abstand von dem Tonspurbereich 6 nach innen liegt. Der Zwischenbereich 10 wird für den Digitalzeitkode nach der vorliegenden Erfindung benutzt. Dieser Bereich wird durch den normalen Labor-Tonspurkopierkopf, jedoch nicht durch den Bildkopierkopf belichtet.
Farbfilm, wie der in Fig. 1 gezeigte, wird normalerweise mit drei lichtempfindlichen Silberhalogenschichten gebildet, die dem roten, grünen bzw. blauen Licht entsprechen. Farbiges Licht vom Negativ belichtet die Schichten, die dann entwickelt werden. Während der Entwicklung werden Farben innerhalb der Schichten freigesetzt, die jeweils gelb, magenta oder zyan entsprechen. Die zum Abspielen der optischen Tonspur benutzten Theaterlampen sind Entladungslampen, welche eine Infrarotstrahlung emittieren, für die die Farbteilchen im Film transparent sind. Dementsprechend wird nach der normalen Farbbearbeitung und vor der Abschlußfixierung der Tonspurbereich durch einen "Applizierungs-"Vorgang zu Silber umentwickelt. Der Umentwickler wird auf den Tonspurbereich entweder aufgewalzt oder -gesprüht. Dieser Vorgang wird nicht genau gesteuert, es ist jedoch wichtig, daß der Umentwickler sich nicht in den Bildbereich hinein erstreckt, da dieser dadurch geschwärzt wurde. Dementsprechend wird der Bereich 10 normalerweise als eine Pufferzone freigelassen, um einen Abstand zwischen der optischen Tonspur und den Kinobildern einzuhalten.
Es wurden Übereinkünfte in der Filmindustrie abgesprochen für die Unterteilung des 35 mm Films in seine verschiedenen Funktionsbereiche. Die Kante des Kinobildbereichs 8, die durch die Bildapertur belichtet wird, erstreckt sich bis zu 7,72 mm ± 0,05 mm (0,304 inch ± 0,02 inch) von der Filmkante 4. Bei Ausstellungsprojektoren begrenzt ein durch die gestrichelte Linie 12 bezeichneter Schlitz die Abtastbreite der optischen Tonspur so, daß eine Erfassung von durch die Perforieröffnungen 2 oder den Bildbereich 8 durchgehendem Licht vermieden wird. Da die Tonspurabtaster in Filmprojektoren für Infrarotlicht empfindlich sind, werden die kopierten Tonspuren in der vorstehend beschriebenen Weise umentwickelt, so daß eine optische Tonspur erzeugt wird, deren Dunkelbereiche auch für Infrarotlicht undurchlässig sind. Der Projektorschlitz erstreckt sich von der Filmkante 4 bis zu einer Grenze von 7,264 ± 0,025 mm (0,286 inch + 0,001 inch), um so nicht abgedeckte Bereiche zu vermeiden, und die optische Tonspur wird dementsprechend auf die durch den Schlitz gelesene Fläche begrenzt. Der Bereich von 7,287 bis 7,671 mm (0,287 inch bis 0,302 inch), von der Filmkante 4 aus gemessen, steht deshalb zum Aufzeichnen des Digitalzeitkodes für die vorliegende Erfindung zur Verfügung. Dieser Bereich wird normalerweise als für Bild- oder Tonkopie unbenutzbar angesehen, da ein unvorhersehbarer Teil davon umentwickelt wird und der Rest nicht.
Der bevorzugt für den digitalen Zeitkode benutzte Bereich erstreckt sich 7,518 bis 7,645 mm (0,296 bis 0,301 inch) von der Filmkante 4 aus, so daß eine Zeitkodespur mit 0,127 mm (0,005 inch) Breite geschaffen wird. Ein Entfernen der Zeitkodespur in einem Abstand von 0,254 mm (0,010 inch) von dem durch den optischen Tonspurschlitz im Projektor abgetasteten Bereich beseitigt jede Möglichkeit eines Übersprechens in die normale Tonspur. Da die Zeitkodespur einen Bereich einnimmt, der manchmal, aber nicht immer, umentwickelt wird, und manchmal nur teilweise umentwickelt wird, wo er als durchlässiger Kode an einer sonst undurchlässigen Spur erscheint, kann er mit einer Infrarotlichtquelle (ungefilterter Entladungslichtquelle) nicht zuverlässig gelesen werden, wie sie zum Lesen der optischen Tonspur benutzt wird. Stattdessen sollte der Zeitkode unter Benutzung einer Lichtquelle gelesen werden, die Energie emittiert, welche durch die Farbstoffe im Farbfilm absorbiert werden. Eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine gefilterte Entladungslichtquelle kann für diesen Zweck benutzt werden.
Der Zeitkode ist eine digitale Datenkette, die eindeutig die Stelle längs des Films identifiziert. Der Kode umfaßt vorzugsweise ein 24bit-Digitalwort, wobei das Zeitkodewort mit einer synchronisierenden Bitreihe beginnt.
Ein Beispiel eines (Zeit-)Rahmens eines entsprechenden Zeitkodes ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich hier um das Zeitkodewort für Bild Nr. 478 an Rolle Nr. 6. Ein Sync-Signal 14 für das Einzelbild ist zu Beginn des Zeitkodewortes vorgesehen. Die Bildnummer wird identifiziert durch ein 16Bit- Binärwort 16, wobei die Bitposition geringster Wertigkeit mit Bezugszeichen 18 und die Bitposition höchster Wertigkeit mit Bezugszeichen 20 identifiziert sind. Darauf folgt ein 4Bit-Wort 24, das die Rollennummer identifiziert, und dann kommt das Sync-Wort 22 für das nachfolgende Bild. Die dargestellte Kodierungsart ist als Biphasen-Markierungs-Kodierung bekannt und ist selbsttaktend. Ein konstanter Pegel (entweder "hoch" oder "tief") während eines Einzelbits zeigt eine digitale "0" an, während ein Übergang zwischen zwei Pegeln (entweder hoch zu tief oder tief zu hoch) eine digitale "1" bedeutet.
Es kann eine direkte Entsprechung zwischen den Zeitkoderahmen und den einzelnen Kinobildern bestehen, d.h. jeder Zeitkoderahmen entspricht einem bestimmten Einzelbild. Das ist nicht unbedingt nötig, oder stellt tatsächlich die optimale Anordnung dar. Der Abstand der Zeitkoderahmen kann etwas willkürlich gewählt werden, da ihre Funktion darin besteht, ein Anzeichen für eine Stelle längs des Films zu einem bestimmten Zeitpunkt zu schaffen. Während 35 mm Film normalerweise mit 24 Bildern pro Sekunde abgespielt wird, ist es vorteilhaft, 30 Rahmen pro Sekunde für den Zeitkode zu benutzen, da eine 30Rahmen-Rate beim Aufzeichnen der Tonspur mit üblichen Digital-Audiobandmaschinen leichter "gesynct" wird.
Fig. 3 zeigt ein System zum Aufzeichnen sowohl des digitalen Zeitkodes wie der Analog-Tonspur an dem Fumtonspur-Negativ. Der Negativfilm 26 läuft über eine Mitlaufwalze 28 auf seinem Weg zu einer Trägheits-Tontrommel 30. Die normale Analogtonspur wird durch die Linsenanordnung 32 auf dem Negativ belichtet. Der digitale Zeitkode wird gleichzeitig mit der Aufzeichnung der Negativ-Tonspur auf dem optischen Tonspurnegativ belichtet. Eine Lichtquelle 34 ist an einem Ende eines Gehäuses 36 angesetzt und emittiert eine Strahlung, die durch eine Linse 38 am anderen Ende des Gehäuses auf den Zeitkodeabschnitt des Films fokussiert wird. Die Lichtquelle 34 ist vorzugsweise eine mit hohem Wirkungsgrad Grünlicht emittierende Diode (LED) wie eine Diode 180PGP von AND, Inc. Die LED wird durch die Linse direkt auf dem Tonspurnegativfilm abgebildet, vorzugsweise als ein Fleck mit einem Durchmesser von 0,127 mm (0,005 inch). Die LED wird in Abhängigkeit von dem durch eine entsprechende digitale Zeitkodesignalquelle 40 geschaffenen aufzuzeichnenden Zeitkodesignal ein- und ausgeschaltet. Der Zeitkode wird auf dem Film an einer Stelle belichtet, die nahe dem entsprechenden Einzelbild an der Filmkopie ist. Die optische Analog-Tonspur für diesen Abschnitt des Films wird dann aufgezeichnet, wenn der Film unter dem Aufzeichnungskopf 32 durchläuft. Der Film wird über eine Mitlaufrolle 42 für die normale Applikations-Umentwicklung abgenommen.
Ein Zeitkode-Abspielsystem ist in Fig. 4 dargestellt. Die Ausleih-Filmkopie 44 tritt unter einem Zeitkode-Lesekopf durch, bevor sie zur Projektoröffnung vorgeschoben wird. Der Lesekopf beleuchtet den digitalen Zeitkodebereich mit Licht, das von den entwickelten Filmfarben absorbiert wird. Eine hochwirksame rote LED 46, wie ein Bauelement 180CRP der AND, Inc., wird vorzugsweise für diesen Zweck eingesetzt. Die LED 46 wird durch die Linse 48 vorzugsweise als rechteckiger Fleck von 0,127 mm x 0,254 mm (0,005 inch x 0,010 inch) abgebildet; sowohl die LED 46 wie die Linse 48 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 49 gehalten. Bei dem vorstehend beschriebenen Standard-35mm-Film läßt das ein Lesen des Zeitkodes mit 0,127 mm (0,005 inch) Film-Bewegung zu. Die Zeitkodespur ist mit Bezugszeichen 50 bezeichnet, wobei der Film sich in Richtung der Pfeile 52 bewegt.
Durch die Zeitkodespur 50 durchtretendes Licht trifft auf eine Photozelle 54, und deren Ausgangssignal wird durch den Verstärker 56 verstärkt zur Schaffung des digitalen Zeitkodesignals, das zur Steuerung der Audio-Abspielung benutzt wird. Bei den bevorzugten, vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Filmabmessungen wird das Ablesen des Zeitkodes 15 durch die analoge Tonspur 58 nicht beeinflußt.
Fig. 5 stellt die Abfolge dar, mit der die in der in Fig. 4 gezeigten Weise aufgezeichnete Filinkopie 44 während der Filmvorführung gelesen wird. Es sei angenommen, daß der Film sich an den Projektionsanlagen in Richtung des Pfeils 60 vorbeibewegt. Er tritt zuerst bei dem digitalen Zeitkode-Lesekopf im Gehäuse 49 vorbei, der den Zeitkode mit einem farbigen Strahl 62 liest, welcher auf den Detektor 54 an der gegenüberliegenden Seite des Films auftrifft. Der Film läuft dann weiter zur Projektionslampe 64. Ein Lichtstrahl 66 von der Lampe 64 projiziert die Kino-Einzelbilder auf die Kinoleinwand 68. Der Film läuft dann weiter zu einer dritten Quelle 69, deren Strahl 70 durch einen Schlitz 72 über den Bereich 58 der optischen Tonspur geschickt wird und auf einen Detektor 74 auftrifft, der das normale analoge Audiosignal erzeugt.
Im Normalbetrieb kann entweder der digitale Zeitkode 50 oder die Audiotonspur 58 gelesen werden. Fig. 5 stellt die Unabhängigkeit der beiden Tonmechanismen voneinander dar und zeigt, daß diese beiden einander nicht stören. Im Falle eines Versagens irgendwo im Digitalsystem kann die Analog-Tonspur als Noteinrichtung benutzt werden. In Kinos, in denen keine digitalen Ablesemöglichkeiten verfügbar sind, wird nur die analoge Tonspur benutzt.
Es sollte bemerkt werden, daß die Einzelbilder durch die Projektionslampe 64 während eines vorbestimmten Zeitraums nach dem Lesen des jeweils zugehörigen Zeitkodes beleuchtet werden, der durch den Abstand zwischen dem Zeitkode-Lampengehäuse 49 und dem Projektor, sowie durch die Filmgeschwindigkeit bestimmt wird. Das läßt eine Zeit zum Bearbeiten des Zeitkodesignals und zum Überprüfen seiner Gültigkeit sowie zum Zugriff auf die richtigen digitalen Audiodaten in dem "virtuellen" Pufferspeicher mit raschem willkürlichen Zugriff zu. Die Bearbeitung des Zeitkodesignals und die Erzeugung des Tons aus diesem ist mit der Beleuchtung der Einzelbilder synchronisiert, so daß die Bilder auf der Leinwand zum gleichen Zeitpunkt angezeigt werden, wie der aus ihren jeweiligen digitalen Zeitkodes abgeleitete Ton im Filmtheater gespielt wird.
Ein System, das zur Erzeugung eines Audio-Ausgangssignals im Theater in Abhängigkeit von dem aufgezeichneten digitalen Zeitkode benutzt werden kann, ist in Fig. 6 gezeigt. Digitale Audiodaten für den gesamten Kinofilm sind in einer digitalen Archivdatenquelle 76 mit großer Kapazität und hoher Zuverlässigkeit gespeichert. Die digitalen Audiodaten sind vorzugsweise in einer komprimierten Form gespeichert unter Benutzung eines Verfahrens, wie es in der am 21.11.1989 ausgegebenen US- PS 4 882 585 des gleichen Erfinders mit dem Titel "Method and Apparatur for High Resolution Analog-Digital-Analog Transformations" beschrieben ist. Diese Komprimierung erlaubt mehr Zeit und das Aufzeichnen von mehr Kanälen von Audioinformation in dem gleichen Raum. Es können auch andere digitale Audiodaten-Komprimierungstechniken benutzt werden. Die digitale Archivdatenquelle kann aus einem oder aus mehreren Plattenspieler(n) bestehen, oder vorzugsweise aus einem besser tragbaren und wirtschaftlicheren Mittel wie einem digitalen Audioband- (digital audio tape DAT) Antrieb wie dem Modell SDT 1000 der Firma Sony Corp. Eine Mehrspur-Audioquelle zum Aufzeichnen auf dem Band kann erzeugt werden durch entweder eine digitale oder analoge Mehrspur-Bandmaschine. Im Falle der digitalen Bandmaschine können die digitalen Daten direkt auf das DAT- Medium übertragen werden. Falls eine analoge Audioquelle benutzt wird, werden die analogen Daten durch übliche Analog/Digital-Wandlung in Digitalform gewandelt unter Benutzung eines Analog/Digital-Wandlers wie dem Kristall-Halbleitermodell CS 5326. Der Abtasttakt in dem Wandler ist mit dem Hauptband phasenverriegelt, um Synchronaufzeichnung sicherzustellen. Die Abtastfrequenz können die standardmäßigen 44,1 kHz oder 48 kHz sein, die einen Frequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz ergeben.
Der gesamte Au zeichnungsvorgang wird vorzugsweise von einem IBM-kompatiblen Mikrocomputersystem geleitet. Die digitalen Daten werden über ein SCSI-Datensystem in dem Computer von dem zum Wandeln der Audiodaten in Digitalformat benutzten Analog/Digital-Wandlern zu dem Haupt-DAT-Band oder einem anderen derartigen Speichermedium übertragen. Die digitalen Daten werden auf das DAT-Band übertragen und in Blöcken adressiert, die mit den auf der Filmkopie aufgezeichneten zeitkodierten Worten der digitalen Zeitkoden gepaßt werden. Die fertigen DAT- Bänder können mit einem üblichen Digital/Digital-Vervielfältigungs-Verfahren dupliziert werden. Zwei DAT-Abspielgeräte werden vorzugsweise für die Audiowiedergabe benutzt, wobei jedes DAT die Daten für drei Audiokanäle enthält, so daß sich eine Gesamtkapazität von 6 Kanälen ergibt. Statt eines DAT- oder Plattenabspielgerätes kann ein CD-Player oder irgendeine andere entsprechend große digitale Quelle benutzt werden, wie eine magnetooptische Platte, 8mm-Digitalbänder oder ein optisches Band.
Wieder nach Fig. 6 erhält eine Mikroprozessorsteuerung 78 die Zeitkodedaten von dem Zeitkodeleser 80 (mit mehr Einzelheiten in Fig. 4 gezeigt). Die Filmlaufzeit von dem Ort des Zeitkodelesekopfes zu der Projektionsapertur wird in der Steuerung so festgesetzt, daß die Zeit zum Wandeln der ursprünglich in der Datenquelle 76 gespeicherten digitalen Audiodaten in ein Analog-Signal genau bekannt ist.
Die Steuerung 78 greift über die Zugriffleitung 82 auf die digitale Datenquelle 76 zu und läßt digitale Audiodaten in Erwartung ihrer Anforderung über den Datenkanal 84 zu einem schnellen RAM-Pufferspeicher 86 übertragen. Die digitalen Daten werden durch die Steuerung in den Pufferspeicher 86 eingespeichert. Mit einem IBM-AT-Grundsystem können mehrere Megabytes RAM-Speicherraum für diesen Zweck bereitgestellt werden. Eine Verwendung dieses großen Schnellzugriff-Zwischenspeichers ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Der große Schnellzugriff- Puffer läßt augenblickliche Sprünge zu, um einen synchronen Ton aufrecht; zu erhalten, wenn Teile des Kinofilms beim Schneiden oder bei Projektor-"Wechseln" verloren wurden. Das Mikroprozessor-System stellt die Daten vorher bereit, die wahrscheinlich erforderlich sind, und überträgt sie blockweise von der langsameren Archivquelle ohne freien Zugriff, in diesem Falle von den DAT-Quellen. Die digitalen Audiodaten werden von der digitalen Datenquelle 76 in den Speicher 86 übertragen, wo sie einige Sekunden gespeichert bleiben, bevor sie abgerufen und in eine Reihe von Digital/Analog-Wandlern 88 übertragen werden. Dadurch kann das System Projektorwechsel und unerwartete Sprünge in dem Kinofilm ausgleichen, die auftreten können, wenn einige Einzelbilder des Kinofilms bei der Projizierung beschädigt und daraufhin entfernt wurden. In einem solchen Fall greift die Steuerung rasch auf den Puffer zu, um die notwendigen digitalen Audiodaten zum Abliefern an die Digital/Analog-Wandler 88 zu erhalten. Wegen des Pufferbetriebes des Speichers 86 kann die digitale Datenquelle 76 relativ langsame willkürliche Zugriffeigenschaften besitzen, wodurch es praktisch ausführbar wird, Geräte wie ein DAT als digitale Datenquelle zu benutzen.
Die Fähigkeit des Systems, Sprünge in der normalen Abfolge der Zeitkoderahmen aufzunehmen, ist in Fig. 7a-7c gezeigt. Zu jedem bestimmten Zeitpunkt hält der Puffer 86 die Audiodaten für den gegenwärtig abgespielten Zeitkoderahmen bereit, und zwar die Audiodaten für soviele nachfolgenden sequentiellen Zeitkoderahmen, wie erforderlich, und für diese ist ausreichend Pufferkapazität vorhanden, und ebenfalls für vorher abgelesene Zeitkoderahmen, falls eine Fähigkeit zum Rücksprung gewünscht ist. In Fig. 7a ist der Puffer 86 so dargestellt, daß er die Audiodaten für den gegenwärtig durch den Zeitkodeleser 80 abgelesenen Zeitkoderahmen enthält, und zusätzlich die Audiodaten für alle folgenden Zeitkoderahmen, bis zur Pufferkapazität. Beispielsweise ergibt bei einem 6Kanal-System, das mit einer 48 kHz Abtastrate arbeitet und das Digitaldaten-Reduzierungsverfahren nach US-PS 4 882 585 benutzt, ein 16Megabyte-RAM einen Pufferspeicher von ca. einer Minute. Die Daten bewegen sich durch den Puffer 86 von links nach rechts. Gegenwärtige Audiodaten werden zu den DACs 88 ausgelesen nach der durch die Filmlaufzeit zwischen dem Zeitkode-Lesekopf und der Projektionsöffnung eingerichteten eingebauten Verzögerung zum Zuführen zu dem Filmtheater-Tonsystem 90, mit der gleichen durchschnittlichen Rate, mit der die vorweggenommen zukünftigen Daten von dem DAT 76 oder einer anderen digitalen Datenquelle in den Puffer eingespeist werden. Da die Daten von dem Band zu dem Puffer mit einer schnelleren Rate übertragen werden, als die Daten aus dem Puffer ausgelesen werden, hält das Band periodisch an, während Daten von dem Puffer ausgelesen werden und startet neu, um den Puffer wiederaufzufüllen.
In Fig. 7b sieht der Zeitkodeleser 80 eine Unterbrechung in der Zeitkodeabfolge mit einem Sprung von einem Zeitkoderahmen zu einem späteren Rahmen unter Weglassen einer Anzahl von zwischenliegenden Rahmen. Das Pufferauslese-System reagiert mit dem gleichen Sprung, indem es im Grunde augenblicklich zu den Audiodaten übergeht, welche dem neuen außerhalb der normalen Reihenfolge auftretenden Zeitkoderahmen entsprechen. In diesem Augenblick werden die Daten immer noch aus dem Puffer 86 mit der gleichen Durchschnittsrate ausgelesen, mit der die Daten von dem DAT 76 in den Puffer eingeschrieben werden.
Die darauffolgende Ausgleichsmaßnahme des Systems für den Sprung ist in Fig. 7c dargestellt. Die maximale DAT-Datenausgaberate ist größer als die Puffer-Datenausgaberate, so daß neue vorweggenommene Daten schneller in den Puffer eingeschrieben werden, als gegenwärtig Daten ausgelesen werden. Beispielsweise wird bei einer Abtastrate von 44.100 Abtastungen/s die Pufferdaten-Ausleserate 264,6 K Byte/s sein und die maximalen Ausgangsraten der beiden DATS 366 K Byte/s. Der Unterschied in den Datenströmungsraten hält an, bis der Puffer wieder seine volle Vorwegnahme-Kapazität eingespeichert hat, und zu diesem Zeitpunkt kehrt die DAT-Datenausgabe-Durchschnittsrate zu der Rate zurück, mit der der Puffer zu den DACs ausgibt.
Wieder zurück zu Fig. 6: die Digital/Analog-Wandler 88 wandeln die digitalen Audiodaten zur Ausgabe von Analogsignalen vorzugsweise in Form von sechs Ausgangssignalen mit der vollen Bandbreite von 20 Hz-20 kHz. Die analogen Ausgangssignale werden direkt zu den Audioeingängen des Filmtheater-Beschallungssystems 90 geleitet, das die Lautsprecher 92 speist.
Die durch den Speicher 86 geschaffene Pufferzeit und die Tatsache, daß der Zeitkode vor der Projektionsapertur gelesen wird, erlaubt auch die Ausführung von verschiedenen Software- Routinen, um die Gültigkeit der gelesenen Zeitkodes sicherzustellen und mögliche System- oder Filmfehler zu korrigieren. Z.B. hält ein interner Zeitgeber innerhalb des Systems die Rate aufrecht, mit der die aufeinanderfolgenden Zeitrahmenkodes gelesen werden. Wenn kein Zeitkodesignal zur erwarteten Zeit empfangen wird, kann der interne Zeitgeber dazu benutzt werden, das dem nächsten erwarteten Zeitkode entsprechende Audiosignal abzuspielen. Die Pufferzeit kann auch benutzt werden, um neue Zeitkodes auf Gültigkeit zu untersuchen, wenn ein Sprung in der Zeitkodeabfolge vorhanden ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß anfangs die Zeitkodes 35, 36 gelesen werden, gefolgt von einem Sprung zu den Zeitkodes 265, 266 und 267 wegen einer Filmspleißung. Eine Software-Routine kann programmiert werden, um das Abspielen der Audiosignale für die zweite Reihe von Rahmen zu verhindern, wenn nicht mindestens zwei aufeinanderfolgende gültige Rahmen in der neuen Reihe gelesen werden.
Das neue digitale Tonsystem läßt so ein sehr flexibles und zuverlässiges Abspielen von digitalem Kinoton zu unter Aufnahme einer normalen optischen Analog-Tonspur am gleichen Film. Da zahlreiche Veränderungen und alternative Ausführungen dem Fachmann auf diesem Gebiet offenbar werden, ist beabsichtigt, daß die Erfindung nur mit Hinsicht auf die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines Tonfilm-Audiosignals von einem Film, der eine Reihe von Kinobildern (8) und einen an dem Film identifizierenden digitalen Zeitkode (50) enthält, mit:

Schaffen eines digitalen Signalspeichergerätes (76) mit relativ großer Kapazität, welches digitale Audiosignale permanent speichert, die den aufeinanderfolgenden Stellen an dem Film entsprechen,

Abtasten des Films,

Lesen des Zeitkodes an dem Film, während er abgetastet wird,

Zugreifen auf das digitale Signalspeichergerät, um die digitalen Audiosignale davon abzurufen, welche dem ausgelesenen Zeitkode entsprechen,

zeitweiliges Speichern der übernommenen digitalen Audiosignale in einem digitalen Datenpufferspeicher (86) mit relativ schnellem Zugriff,

Projizieren der Kinobilder, nachdem der Zeitkode gelesen wurde,

Lesen und Abspielen der zeitweilig in dem digitalen Datenpufferspeicher gespeicherten digitalen Audiosignale synchron zur Projektion der Kinobilder,

Vergleichen aufeinanderfolgender Zeitkodes, die bei aufeinanderfolgenden Stellen an dem Film ausgelesen sind, und Sperren eines Sprunges von einer ersten zu einer zweiten Reihe von Filmstellen in dem digitalen Speichergerät, wenn nicht die Zeitkodes für mindestens zwei aufeinanderfolgende Stellen in der zweiten Reihe von dem Film abgelesen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Zeitkode an einem teilweise umentwickelten Bereich des Films gelegen ist, der auch Filmfarben enthält, und der Zeitkode gelesen wird durch Beleuchten des teilweise umentwickelten Bereiches mit Licht, das durch mindestens eine der Filmfarben absorbiert wird, und Erfassen des durch den teilweise umentwickelten Bereich durchgelassenen Lichtes.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Film mit einer Analog-Tonspur versehen ist, die im wesentlichen umentwickelt ist und der digitale Zeitkode zwischen der Analog-Tonspur und den Kinobildern angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Analog-Tonspur an einem umentwickelten Abschnitt des Films gelegen ist, der im wesentlichen für Infrarotstrahlung undurchlässig ist und der digitale Zeitkode in einem Pufferbereich zwischen den Kinobildern und der Analog-Tonspur gelegen ist, die einen entwickelten Abschnitt und einen umentwickelten Abschnitt besitzt, wobei der umentwickelte Abschnitt des Pufferbereiches sich nur teilweise über den Pufferbereich von der Analog-Tonspur zu den Kinobildern hin erstreckt.