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Vorrichtung zum Herausschneiden einer optisch wiederzugebenden Schwingungsaufzeichnung
aus einem Träger Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herausschneiden einer
optisch wiederzugebenden Schwingungsaufzeichnung, z. B. einer Tonaufzeichnung; mit
gegenüber den Schwingungen des Aufzeichnungsorgans proportionalen Dreitenänderungen
aus einem vorzugsweise als Filmband ausgebildeten Träger mittels eines etwa senkrecht
zur Trägeroberfläche in Schwingung versetzten Meißels mit beispielsweise V-förmiger
Schneide. Unter einer optisch wiederzugebenden Schwingungsaufzeichnung soll verstanden
sein, daß bei der Wiedergabe, zu der auch das Herstellen von Kopien zu rechnen ist,
Licht angewandt wird, das entweder durch die Aufzeichnung hindurch- oder von dieser
zurückgeworfen wird.
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Da mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Erzielung einer mechanisch
angebrachten Aufzeichnung bezweckt wird, die auf optischem Wege, z. B. mittels einer
photoelektrischen Zelle, wiedergegeben werden soll, ist es, wie aus der Technik
des optischen Aufzeichnens in Amplitudenschrift bekannt ist; erwünscht, danach zu
streben, daß eine Spur mit möglichst großen Breitenänderungen über das ganze aufzuzeichnende
Frequenzgebiet entsteht.
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Bei elektromechanischen Aufzeichnungsvorrichtungen, die ein an einem
schwingenden Anker befestigtes Aufzeichnungsorgan enthalten, das mit der Oberfläche
des für die Aufzeichnung bestimmten Trägers in Berührung ist, kann die Größe der
Amplituden des Aufzeichnungsorgans jedoch nicht unbegrenzt dadurch gesteigert werden,
daß z. B. die Energie, die dem Apparat zugeführt wird, vergrößert wird. Die Folge
davon wäre nämlich, daß eine Sättigung des Ankers auftritt, dessen Masse und somit
dessen Abmessungen im Zusammenhang mit dem einwandfreien Ansprechen des Apparates
auf die höheren Frequenzen an einen bestimmten, nicht zu überschreitenden Wert gebunden
ist bzw. sind. Eine Steigerung der Energie von einer gewissen- Grenze ab ergibt
also keine nützliche Auswirkung mehr. Auch wird dieser Steigerung eine Grenze gesetzt
durch die mechanischen Spannungen, die irn Ankermaterial
noch zulässig
sind. Es hat sich herausgestellt, daß diese Grenze unabhängig von den Abmessungen
des Ankers ist und nur durch die Eigenschaften des Ankermaterials selbst bestimmt
wird.
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Überdies hat ein mechanisch schwingendes System naturgemäß die Eigenschaft,
daß die Schwingungsamplituden mit zunehmender Frequenz in der Größe abnehmen, wodurch,
insbesondere bei der Aufzeichnung auf einem Träger, die höheren Frequenzen mangelhaft
zum Ausdruck kommen. Diesem Übelstand kann dadurch abgeholfen werden, daß dem schwingenden
System eine Resonanz in dem Gebiet der höheren Frequenzen gegeben wird. Zufolge
der dafür erforderlichen Steifheit des schwingenden Systems nimmt dann aber die
totale Empfindlichkeit erheblich ab, was in dem ganzen Frequenzbereich in der Größe
der aufgezeichneten Amplituden zum Ausdruck kommt.
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Gemäß der Erfindung werden die genannten Schwierigkeiten dadurch beseitigt,
daß die Schneidkante oder die Schneidkanten des in der Schneidrichtung vorn von
einer ebenen Fläche begrenzten Meißels mit der Oberfläche des vorzugsweise als Filmband
ausgestalteten Trägers einen Winkel von weniger als 150, vorzugsweise
3', einschließt bzw. einschließen.
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Durch die erfindungsgemäße Bemessung des Winkels zwischen Meißelschneidkante
und Trägeroberfläche wird erreicht, daß die Breitenänderungen der Aufzeichnung eine
z. B. q.o- bis 5ofache Vergrößerung der Meißelamplituden bilden, und es können daher
auch die Schwingungen mit kleinen Amplituden, i@asbosondere,die der höheren Frequenzen,
die auf andere Weise nicht genügend, d. h. nicht über das bekannte Grundgeräusch
hinausgehend, aufgezeichnet werden können, einwandfrei aufgezeichnet werden. Dieses
Ergebnis kann nicht durch Zwischenschaltung einer Hebelübersetzung zwischen Aufzeichnungsorgan
und Aufzeichnungsapparat erhalten werden, da es unmöglich ist, ein einfaches Hebelsystem
mit genügender Amplitude bei einer Frequenz oberhalb 2ooo Hertz in Schwingung zu
versetzen. Demgegenüber hat es sich als möglich erwiesen, mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung Frequenzen von etwa 6ooo Hertz und höher noch mit derartigen Amplituden
und untereinander derartig scharf getrennten Zacken aufzuzeichnen, daß eine naturgetreue
optische Wiedergabe, z. B. mit Hilfe einer Photozelle, möglich ist. Überdies hat
die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß die mit ihr hergestellten Aufzeichnungen
auf Filmen mit Breitenänderungen auf den bestehenden optisch-elektrischen Wiedergabegeräten,
die für die Wiedergabe von photographisch in Amplitudenschrift aufgenommenen Filmen
geeignet sind, ohne weiteres wiederzugeben sind.
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Durch die erfindungsgemäße Bemessung des Winkels zwischen Meißelschneidkante
und Trägeroberfläche wird weiter der wichtige Vorteil erzielt, daß durch die damit
verbundene mechanische Vergrößerung es überhaupt erst grundsätzlich möglich geworden
ist, auf mechanischem Wege eine etwa 2 mm breite, doppelseitig modulierte Aufzeichnungsspur
zu erhalten, wie das bei der photographischen Tonaufzeichnung in Amplitudenschrift
üblich ist.
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Zwar bedingt die räumliche Ausdehnung des Meißels bei den höchsten
Frequenzen praktisch einen geringen Abfall in der aufgezeichneten Amplitudengröße.
Diese Verringerung hat aber keinesfalls auf die Qualität der Aufzeichnung einen
schädlichen Einfluß, weil die auftretenden Amplitudenverhältnisse den naturgemäß
bei Schwingungsbildern bestehenden Stärkeverhältnissen bei den verschiedenen Frequenzen
mehr als genügend entsprechen.
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Mit den bekannten mechanischen Aufzeichnungsvorrichtungen können diese
Ergebnisse nicht erzielt werden. So ist z. B. eine Aufzeichnungsvorrichtung bekannt,
mit der auf mechanischem Wege eine für mechanische Wiedergabe geeignete Schallaufzeichnung
in Tiefenschrift mit Hilfe eines Aufzeichnungsstiftes angefertigt werden kann, der
durch Kombination einer Schneidwirkung und einer Druckwirkung eine Spur mit Tiefen-
und Breitenänderungen verursacht. Die Schneidwirkung kommt dadurch zustande, daß
der Stift an der Vorderseite eine einzige durch den Schnitt zweier ebener Flächen
bedingte, in bezug auf die Trägeroberfläche schräg nach vorn verlaufende Schneidkante
aufweist, durch die das Trägermaterial aufgerissen wird. Obwohl die Breitenänderungen
dabei durch die Bewegung der genannten ebenen Flächen zustande kommen, deren sich
mit einer senkrecht zu der Oberfläche und der Bewegungsrichtung des Trägers gedachten
Ebene ergebenden Schnittlinien einen Winkel von mehr als 9o° bis etwa i4o° einschließen,
tritt hier lediglich ein Wegdrücken des bereits aufgeschnittenen Trägermaterials
auf, und es werden keine Teile aus dem Material herausgeschnitten. Die Folge davon
ist. daß' die Breitenänderungen nicht scharf definiert zum Ausdruck kommen und demnach
für eine Wiedergabe auf optischem Wege ungeeignet sind.
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Es sind auch Aufzeichnungsvorrichtungen bekannt, bei denen mittels
eines Stiftes mit V-förmiger Spitze, die senkrecht zu der Trägeroberfläche schwingt,
eine Schallspur mit
Tiefenänderungen und diesen entsprechenden Breitenänderungen
erzeugt werden kann. Der Träger besteht dabei aus- einer Platte von undurchsichtigem
Wachs, der auf eine undurchsichtige, Licht nicht reflektierende Deckschicht angebracht
ist. Von diesen beiden Schichten werden durch den Stift während des Aufzeichnens
Teile entfernt. Der Spitzenwinkel ist jedoch so scharf, daß von einer Bemessung
des Winkels zwischen Meißelschneidkante und Trägeroberfläche entsprechend der Erfindung
nicht die Rede sein kann. Die obenerwähnten, durch die erfindungsgemäße Winkelbemessung
sich ergebenden Vorteile der mechanischen Vergrößerung der Meißelamplituden treten
hier also nicht auf.
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Mit der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung kann aus dem Träger
eine Schwingungsspur herausgeschnitten werden, die 'im Querdurchschnitt keilförmig
ist und bei der die keilförmigen Schnittflächen mit der Trägeroberfläche einen Winkel
von weniger als i5° bilden.
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Das Aufzeichnen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt
zweckmäßig auf einem Filmband, und zwar auf einem Film, der vorher mit einer lichtundurchlässigen
Deckschicht versehen ist, wodurch die aufgezeichnete Spur sofort nach der Aufnahme,
ohne daß dafür eine Zwischenbehandlung des Trägers erforderlich ist, optisch wiedergegeben
werden kann, oder auf einem lichtdurchlässigen Filmband, das nach Beendigung des
Aufzeichnungsvorganges irgendeiner, gegebenenfalls noch in der Aufzeichnungsvorrichtung
vorgenommenen Nachbehandlung unterworfen wird, durch die sich der für die Wiedergabe
erwünschte Unterschied zwischen Spur und Umgebung ergibt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nach dem an sich bekannten konstanten
Amplitudensystem arbeiten.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. i eine Seitenansicht der elektromagnetischen Vorrichtung zur Betätigung
des Aufzeichnungsmeißels, Fig.2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Aufzeichnungsmeißels,
Fig. 3 eine Vorderansicht des in Fig. 2 dargestellten Aufzeichnungsmeißels, Fig.
q. einen senkrechten Schnitt der Vorrichtung an der Aufzeichnungsstelle, Fig. 5
die Anordnung des Aufzeichnungsmeißels in bezug auf den als Aufzeichnungsträger
dienenden Filmstreifen, Fig. 6 und Fig. 7 Querschnitte durch aus nur zwei Schichten
bestehende Filmstreifen, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet
sind, Fig: 8 eine Draufsicht auf einen Filmstreifen, auf dem der Schall durch ein
Aufzeichnungsorgan der in Fig. 5 gezeigten Art aufgezeichnet worden ist, Fig. 9
die Draufsicht auf einen Teil eines Bildfilms, zu dessen Herstellung die Schallaufzeichnung
nach Fig. 8 als Negativ benutzt worden ist, Fig. io eine Ansicht einer weiteren
Ausführungsform des Aufzeichnungsmeißels, Fig. i i die Draufsicht auf einen Teil
eines Filmstreifens, auf dem der Schall durch die Anwendung eines in Fig. io gezeigten
Aufzeichnungsmeißels aufgezeichnet worden ist, Fig. i2 die Draufsicht auf einen
Teil eines Bildfilms, auf dem eine Schallspur kopiert worden ist durch Anwendung
des in Fig. i i gezeigten Filmstreifens als Negativ.
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Die vorzugsweise Ausführungsform des Aufzeichnungsmeißels zur Aufzeichnung
des Schalles auf den Filmstreifen ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Er hat V-förmige
Schneid kanten 23, an denen der Film in Richtung des in Fig. 2 gezeigten Pfeiles
vorbeibewegt wird.
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Die elektromagnetische Vorrichtung zum Antrieb des Aufzeichnungsmeißels
ist in Vorderansicht in Fig. i und in Seitenansicht in Fig. q. gezeigt. In der dargestellten
Ausführung besitzt sie zwei Hufeisenmagnete 24 und 25, die in derselben Ebene liegen
und deren polare Enden in Berührung mit einer Zwischeneinlage 26 aus magnetischem
Material sind. In der Einlage 26 ist eine sogenannte Sprechspule 27 untergebracht,
durch deren Mittelteil ein Anker 28 hindurchgeht. Der Anker 28 ist von der Zungenart
und starr mit seinem hinteren Ende in dem magnetischen Material 26 befestigt. Das
vordere Ende des Ankers 28 erstreckt sich durch einen Luftspalt, der durch Formstücke
29 und 30 gebildet wird. Der Aufzeichnungsmeißel 22 ist an dem Ende des Ankers
28 befestigt. Zum Beispiel kann das Ende des Ankers 28 einen senkrechten Schlitz
31 haben, in dem der Aufzeichnungsmeißel gehalten werden kann. Der Aufzeichnungsmeißel
ist mit nach oben gekehrter Spitze angeordnet. Der aufzuzeichnende Schall wird in
der üblichen Weise aufgenommen und in elektrische Ströme verwandelt, die verstärkt
und dann durch die Sprechspule 27 geschickt werden. Der schwankende Strom veranlaßt
durch die Spule 27 das Schwingen des Ankers 28 in Übereinstimmung mit dem aufzuzeichnenden
Schall und bewirkt, daß der Aufzeichnungsmeißel aus dem Film 3 einen schmalen Streifen
seiner lichtundurchlässigen Deckschicht herausschneidet und eine lichtdurchlässige
Schallspur hinterläßt, mittels welcher der Schall in einem optischen Wiedergabesystem
wiedergegeben werden kann.
Es ist nicht immer notwendig, daß die
kegistriervorrichtung,wie oben angegeben, elektrischer Art ist; unter Umständen
kann sie auch mechanischer Art sein, z. B. von einer Art, bei welcher der Meißel
von einer Membrane angetrieben wird, die entsprechend den aufzuzeichnenden Schwingungen
schwingt.
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Der Filmstreifen, auf dem der Schall aufgezeichnet wird, besteht vorzugsweise
aus einer Zelluloidunterlage 37 (Fig. 5), einer lichtundurchlässigen Deckschicht
38 und einer Zwischenschicht 39 aus einem Material, das weicher als die Zelluloidunterlage
ist und z. B. aus Gelatine besteht.
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Der Winkel zwischen den Schneidkanten 23 des Aufzeichnungsmeißels
und der Trägeraberfläche beträgt weniger als 15°, damit kleine Bewegungen des Meißels
möglichst vergrößert in der Breitenrichtung des Trägers zum Ausdruck kommen. Es
hat sich gezeigt, daß mit einem Winkel von 17d.° zwischen den Schneidkanten des
Meißels vorzügliche Ergebnisse erzielt werden, wenn der Meißel sich senkrecht zur
Trägeroberfläche bewegt. In diesem Fall beträgt der Winkel zwischen jeder der beiden
Meißelschneiden und der Trägeroberfläche 3°. In Fig. 5 schwingt der Aufzeichnungsmeißel22
senkrecht zur Filmfläche, die deutlichkeitshalber mit einer Durchschnittslinie A-A
angegeben ist. B-B ist eine Linie, die mit der Achse der Schwingungsrichtung zusammenfällt.
Bei dem in Fig.8 gezeigten Schallaufzeichnungsträger ist nur ein Material unter
der lichtundurchlässigen Deckschicht 38a vorgesehen. Dieses bei 39d gezeigte Material
kann Gelatine oder- eine regenerierte Zellulose sein und ist so weich, daß der Aufzeichnungsmeißel
in dieses einschneiden kann, nachdem die lichtundurchlässige Deckschicht durchdrungen
worden ist, und hat gleichzeitig genügend Stärke, um als Unterlage zu dienen. Die
lichtundurchlässige Deckschicht kann durch Färbung, Anstrich o. dgl. hergestellt
sein oder kann eine photographische Emulsion sein, die belichtet und entwickelt
worden ist.
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Eine andere -Ausführungsform des Films ist in Fig. 7 dargestellt,
bei welcher der Film aus einer Zelluloidunterlage 37v und einer Schicht 39b, besteht,
die so weich ist, daß die Aufzeichnungen auf mechanischem Wege darin angebracht
werden können, und so dick, daß der Aufzeichnungsmeißel bei seinen Bewegungen die
Zelluloidunterlage nicht erreicht. Ein solcher Film muß zur Erzielung des für die
Wiedergabe erforderlichen verschiedenen Lichtdurchlässigkeitsgrads, z. E. mit einem
lichtundurchlässigen Farbstoff, nachbehandelt werden.
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Die Teile der Vorrichtung sind so eingerichtet, daß, wenn der Filmstreifen
durch die Vorrichtung läuft und kein Schall aufgezeichnet wird, das Aufzeichnungsorgan
durch die lichtundurchlässige Deckschicht 38 und zum Teil in die Gelatineschicht
39, wie in Fig. 5 gezeigt ist, schneidet. (In dieser und in den folgenden Figuren
der gleichen Art ist die Stellung des Films und des Aufzeichnungsorgans aus Gründen
der Deutlichkeit umgekehrt worden.) Hierdurch wird in der lichtundurchlässigen Deckschicht
eine lichtdurchlässige Spur gleicher Breite erzeugt. In Fig. 5 ist ein Querschnitt
des Filmstreifens dargestellt, der im rechten Winkel zur Papierebene t-om Beobachter
sich wegbewegend zu denken ist. `Fenn der Schall aufgezeichnet wird, verändern die
Schwingungen des Aufzeichnungsorgans 22 die Breite der in der lichtundurchlässigen
Deckschicht hergestellten lichtdurclilässigen Spur, wie bei 4.o in Fig. 8 gezeigt
ist. Natürlich hängt die Beschaffenheit der Schallspur von der Art des aufzuzeichnenden
Schalles ab. Die in Fig.8 gezeigte Schallspur ist hergestellt worden durch einen
einzigen Schwingungston von z. B. 6o Perioden in der Sekunde.
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Der Aufzeichnungsmeißel schneidet also eine Spur in den Filmstreifen,
und die Spur hat sowohl eine sich verändernde Tiefe als auch eine sich verändernde
Weite. Von der sich verändernden Tiefe der Schallspur wird jedoch kein Gebrauch
gemacht. Für das Wiedergabesystem wird nur die sich verändernde Weite der Schallspur
benutzt. Unmittelbar nachdem der Schall in dieser Weise aufgezeichnet worden ist,
kann die Aufzeichnung sofort zur Schallwiedergabe benutzt «-erden, da, wenn sie
in einem optischen Wiedergabesystem benutzt wird, sie imstande ist, den Lichtbetrag,
der durch die Schallspur hindurchgeht und auf die übliche photoelektrische Zelle
fällt, zu steuern und zu ändern. Obgleich ein Filmstreifen der in Fig.8 gezeigten
Art an sich eine Schallaufzeichnung ist und in diesem Zustand in einem Schallwiedergabesystem
benutzt werden kann, so kann er auch als Negativ bei dem Verfahren zur Herstellung
von Schallbildern benutzt werden. Durch die üblichen Verfahren kann eine Schallspur
auf einem Bildfilm, wie in Fig. 9 gezeigt ist, kopiert werden.
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An Stelle eines Aufzeichnungsmeißels mit rein V-förmiger Schneide
der in den Fig. 2, 3 und 5 gezeigten Art kann auch ein Aufzeichnungsmeißel der in
Fig. io gezeigten Art benutzt werden, der eine gerade Schneidkante .I6 hat, die
mit der Oberfläche des Filmstreifens einen Winkel von weniger als 15° bildet. Hierdurch
wird eine Schallspur der in Fig. i i gezeigten Art erzeugt, die an der einen Seite
durch eine gerade Linie und auf der anderen Seite durch eine wellenförmige Linie
begrenzt
ist, die dem aufgenommenen Schall entsprechend ausgebildet
ist. Ein Teil eines Bildfilms mit einer Schallspur, die hergestellt wurde, indem
die in Fig. i i .gezeigte Aufzeichnung als Negativ benutzt wurde, ist in Fig. 12
gezeigt.