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Einrichtung an Tonmotoren zur Erzielung der zeitlichen Ubereinstimmung
des Ablaufes eines Bildstreifens und eines Magnettonbandes Bei der üblichen Aufnahme
von Tonfilmen wird die Tonschrift in Form wechselnder Lichtwerte auf der neben dem
Bildstreifen laufenden Tonspur des Filmbandes selbst aufgezeichnet. Das hat Nachteile.
Ein wesentlicher von ihnen liegt darin, daß Teile der Tonaufnahme für sich nicht
auswechselbar sind, wenn sie Fehler enthalten, vielmehr müßte dann insoweit die
gesamte Aufnahme wiederholt werden, und das ist mindestens störend und zeitraubend.
Es kann sogar unmöglich sein, wenn, z. B. bei Naturaufnahmen, die Bildfolge nicht
wieder herstellbar ist. Dagegen ist die Tonaufnahme für sich in der Regel leicht
und notfalls beliebig oft wiederholbar, wie z. B. die Nachsynchronisierung fremdsprachiger
Tonfilme zeigt. Daher ist es wünschenswert, daß Bild und Ton mit gesonderten Bändern
aufgenommen werden. Die großen Vorzüge des Magnettonbandes führen dabei zu dem Bestreben,
dieses für die Tonaufnahme zu verwenden. Dabei ergibt sich aber die folgende Schwierigkeit,
wenn man entweder Ton- und Bildschrift schließlich auf einem gemeinsamen, für die
Vorführung bestimmten Tonfilm vereinigen will, oder wenn man, um die besonders guten
Eigenschaften des Magnettonbandes für die schließliche Wiedergabe auszunutzen, bei
der Vorführung für das Bild einen Bildfilm und für den Ton ein Magnettonband verwendet.
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Während nämlich der Bildstreifen, der durch seine Randlochung zwangsläufig
geführt wird, stets mit der vorgeschriebenen Geschwindigkeit (bei den heute 'üblichen
Filmen von 77 cm/sec.) abläuft, ist
das bei dem Magnettonband nicht
immer der Fall. Vielmehr wird von den Reibrollen wegen des unvermeidlichen und unkontrollierbaren
Schlupfes pro Sekunde oft nur eine etwas geringere Bandlänge transportiert, so daß
nach einiger Zeit der Ton dem Bild nacheilt, z. B. die Sprache nicht mehr lippentreu
ist. Die gleiche Wirkung ergibt sich, wenn sich das Tonband wegen der Reckung beim
Umspulen etwas gelängt hat oder wenn durch Abnutzung die Transportrolle einen geringeren
Durchmesser bekommen hat. Die entgegengesetzte Wirkung würde eintreten, wenn das
Tonband durch Witterungseinflüsse od. dgl. geschrumpft ist. In diesem Fall würde
der Ton dem Bild voreilen.
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Diese Schwierigkeit läßt sich dadurch beheben, daß die Rückseite des
Tonbandes eine periodisch wechselnde Schwarz-Weiß-Musterung, z. B. einen Raster,
eine Sinuslinie od. dgl., trägt und beim Ablauf mittels einer Photozelle Impulse
erzeugt, mit denen die Ablaufgeschwindigkeit des Tonbandes gesteuert und dem Ablauf
der Bildfolge angepaßt wird. Erfindungsgemäß wird die Steuerung des Tonbandablaufes
dadurch bewirkt, daß dem vom Netz gespeisten, drehbar gelagerten Synchrontonmotor
ein vom Verstärker der Photozellenimpulse gespeister Synchronsteuermotor zugeordnet
und zwischen beiden Motoren ein Getriebe angeordnet ist, über das der Stator des
Tonmotors durch den Steuermotor (drehsinnmäßig ergänzend) mit derjenigen Winkelgeschwindigkeit
gedreht wird, um welche die Drehzahl des Steuermotors von der des Tonmotors abweicht.
Zum Beispiel ist das dadurch erreichbar, daß die Motorwellen in den Sonnenrädern
eines Differentialgetriebes sitzen, auf dessen Achsstern die Planetenräder eines
zweiten konzentrischen Differentialgetriebes laufen, von dem das eine Sonnenrad
mit dem Gehäuse und das andere Sonnenrad mit dem Stator des Tonmotors gekuppelt
ist.
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Die Einrichtung dieser Ausführungsform der Erfindung ist ohne bildliche
Darstellung schwer verständlich zu machen und soll daher zunächst an Hand eines
in der .Zeichnung dargestellten Beispieles beschrieben werden. Fkir dieses zeigt
Fig. i die Gesamtanordnung und Fig. 2 einen Längsschnitt durch das gemeinsame Gehäuse
von Ton- und Steuermotor.
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Die Fig. i zeigt das Schema einer Vorrichtung zum Zusammenkopieren'
einer Bild- und Tonaufnahme auf einen gemeinsamen Tonbildfilm. Eine grundsätzlich
gleiche Vorrichtung mit der Zusatzeinrichtung zum intermittierenden Antrieb des
Bildstreifens kann auch für die Aufnahme und für die Vorführung Verwendung finden.
Die Transportrolle 7 des Bildfilms 8 wird durch den Synchronmotor 6 angetrieben,
der an der Speiseleitung 5 des 5operiodigen Wechselstromes liegt. An der gleichen
.Leitung liegt der Tonmotor 12 (Fig. 2), auf dessen Welle 13 die Reibrolle g sitzt,
welche das Magnettonband 2 antreibt. Dieses trägt auf der Rückseite eine periodisch
wiederkehrende Schwarz-Weiß-Musterung, im Beispielsfall einen Raster, bei dem 'entsprechend
der üblichen Transportgeschwindigkeit auf 77 cm Bandlänge fünfzig schwarze und fÜnfzig
weiße Felder miteinander abwechseln. Er wird an einer Photozelle 3 vorübergeführt
und erzeugt mit dieser Impulse, die durch den Verstärker 4 auf die zum Antrieb des
Steuermotors 14 erforderliche Leistung gebracht werden.
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Wenn das Band seine ursprüngliche Länge hat, bei der fünfzig Rasterwechsel
auf 77 cm entfallen, erzeugt die Photozelle zusammen mit dem Verstärker einen Wechselstrom
von fünfzig Perioden pro Sekunde. Hat sich das Band gelängt, so daß nicht mehr volle
fünfzig Rasterwechsel auf 77 cm entfallen, dann ist die Frequenz des aus dem Verstärker
kommenden Stromes entsprechend niedriger, im entgegengesetzten Fall bei Schrumpfung
des Bandes entsprechend höher.
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Der Tonmotor 12 ist in dem ihm und dem Steuermotor gemeinsamen Gehäuse
i frei drehbar gelagert und erhält seinen Speisestrom rüber Schleifringe 15 und
die mit dem Netz 5 verbundenen Bürsten 16. Der Steuermotor 14 sitzt in dem Gehäuse
und ist mit einer Regeleinrichtung io, i i versehen, auf die später einzugehen ist.
Zwischen den beiden gleichachsig angeordneten Motoren liegen zwei konzentrische
Differentialgetriebe. Von den beiden Sonnenrädern des inneren Differentials ist
das eine, 17, auf der Welle 13 des Tonmotors 12, das andere, 18, auf der Welle ig
des Steuermotors 14 verkeilt. Das steuermotorwärtige Sonnenrad 20 des äußeren Differentials
ist fest mit dem Gehäuse verbunden, sein anderes Sonnenrad 21 dagegen über
ein Kuppelstück 22 mit dem frei drehbaren Stator 23 des Tonmotors 12. Die Planetenräder
24 bzw. 25 beider Differentialgetriebe laufen frei drehbar auf dem gemeinsamen Achsstern
26.
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Der Rotor des Tonmotors 12 läuft gegenüber seinem Stator 23 mit der
Winkelgeschwindigkeit um, die sich aus seiner Polzahl und den fünfzig Perioden des
Speisestroms ergibt. Der Rotor des Steuermotors 14 hat gegenüber seinem Stator die
gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Umlaufzahl, solange die Photozelle 3 und
ihr Verstärker 4, welcher mit den Dürsten 27 des Steuermotors verbunden ist, ebenfalls
fünfzig Impulse pro Sekunde erzeugt. In diesem Fall laufen auch die Sonnenräder
17, 18 des inneren Differentialgetriebes mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, aber
entgegengesetztem Drehsinn. Infolgedessen steht der Achsstern 26 und auch der über
das Sonnenrad 21 mit ihm verbundene Stator 23 des Tonmotors still. Weicht dagegen
die Periodenzahl der von der Photozelle erzeugten Impulse wegen Längung oder Schrumpfung
des Magnettonbandes von der Frequenz von fünfzig Wechseln pro Sekunde ab, dann ändert
dementsprechend der Steuermotor 14 seine Umlaufzahl und treibt sein Sonnenrad 18
des inneren Differentialgetriebes langsamer bzw. schneller, als das andere, mit
der Welle des Tonmotors verbundene Sonnenrad 17 umläuft. Das ergibt eine Schwenkung
des Achssternes 26 mit halber Winkelgeschwindigkeit der Umlaufdifferenzen beider
Sonnenräder. Sie bewirkt eine Drehung des Sonnenrades 21 des äußeren Differentialgetriebes,
die
den gleichen Richtungssinn, aber, der Eigentümlichkeit des Differentialprinzipes
entsprechend, doppelte Winkelgeschwindigkeit hat als die Schwenkung des .Achssternes.
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Die Kopplung der beiden Gruppen von Planetenrädern durch den gemeinsamen
Achsstern ergibt demnach, daB der Stator des Tonmotors genau mit der Winkelgeschwindigkeit
gedreht wird, um die die Drehzahl des Steuermotors gegenüber der des Tonmotors differiert.
Im Endergebnis wird also durch Summierung der Drehzahlen von Stator und Rotor des
Tonmotors die Transportrolle des Magnettonbandes genau auf die Drehzahl eingeregelt,
die erforderlich ist, damit in einer Sekunde eine Bandlänge transportiert wird,
welche fünfzig Rasterwechsel enthält ohne Rücksicht darauf, ob diese Bandlänge die
ursprüngliche von 77 cm ist oder nach unten bzw. oben davon abweicht.
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Sinkt oder steigt die Periodenzahl des Netzstromes, dann hat das auf
die Regeleinrichtung keinen EinfluB. In diesem Fall wird der Bildstreifen entsprechend
der abweichenden Drehzahl seiner Antriebsrolle langsamer bzw. schneller transportiert,
als dem Normalfall entspricht. Um den gleichen Betrag sinkt oder steigt aber auch
die Drehzahl des Tonmotorrotors gegenÜber dem Tonmotorstator, und damit bleiben
beide Endtransportgeschwindigkeiten in Übereinstimmung.
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Es ist nun erforderlich, beim Beginn des Zusammenkopierens von Bild-
und Tonaufnahme, bzw. beim Beginn einer Vorführung zunächst die Stellung beider
Bänder in Übereinstimmung miteinander zu bringen. Dem dient die Regeleinrichtung,
welche die Verbindung zwischen dem Stator des Steuermotors und dem Gehäuse bildet.
Sie besteht aus einer Handkurbel 1o, einer mit ihr verbundenen biegsamen Welle 28
und einem Schneckengetriebe 11, dessen Schneckenrad mit dem Stator des Steuermotors
14 verbunden ist. Zur Ermöglichung der Einregelung enthält der Anfang des Bildstreifens
die Darstellung der Zahlen 1, 2 usw. und das Tonband die Wiedergabe der gesprochenen
entsprechenden Zahlen. Mit Hilfe der Regeleinrichtung kann man durch zusätzliche
Drehung des Steuermotorstators ein Nach- oder Voreilen der Tonschrift erzielen,
das die Übereinstimmung beider Wiedergaben bewirkt.