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Schallaufzeichnung Es ist bekannt, neben der eigentlichen Schallspur
auf demselben Träger eine gesonderte Aufzeichnung anzubringen. Diese Aufzeichnung
kann für verschiedene Zwecke dienen, z. B. zur Regelung der Schallwirkung bei der
Wiedergabe oder auch zur Regelung der Filmgeschwindigkeit als optische Perforation.
Eine solche Aufzeichnung braucht jedoch einen besonderen Raum auf dem Träger.
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Zur Ersparung dieses Raumes ist es ebenfalls bekannt, diese Hilfsaufzeichnung
in der Schallspur selbst in Form einer Schwingung mit einer bestimmten Frequenz
anzubringen, die entweder unterhalb oder oberhalb des in der Schallspur festzulegenden
Schallfrequenzbereiches liegt. Eine Hilfsschwingung in der Schallspur unterhalb
des aufzuzeichnenden Frequenzbereiches hat den Nachteil, daß entweder der aufzuzeichnende
Frequenzbereich auf eine höhere Mindestfrequenz beschränkt werden muß oder daß die
Hilfsschwingung eine solche niedrige Frequenz bekommt, daß die Filter zur Trennung
dieser Hilfsschwingung beim Abtasten der Schallspur sehr verwickelt sind und dennoch
unzureichende Wirkung haben.
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Eine Hilfsschwingung in der Schallspur oberhalb des aufzuzeichnenden
Schallfrequenzbereiches hat den Nachteil, daß entweder der aufzuzeichnende
Schallfrequenzbereich
auf eine niedrigere Höchstf requenz beschränkt werden muß oder die Frequenz der
Hilfsschwingung zu hoch wird, um durch die bekannten Aufzeichenverfahren auf den
meisten bekannten Trägern mit genügend großer Amplitude festgelegt zu werden.
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Erfindungsgemäß können alle diese Nachteile vermieden werden, wenn
durch ein bekanntes Verfahren der aufzuzeichnende Schallfrequenzbereich in mehrere
Teile unterteilt und jeder Teilbereich in einer besonderen Schallspur festgelegt
wird. Die Hilf sschwingungsaufzeichnung wird in diesem Falle erfindungsgemäß in
einer der Schallspuren aufgezeichnet, in der auch ein Teil des Schallfrequenzbereiches
festgelegt ist; diese Hilfsschwingung hat eine solche Frequenz, daß diese nicht
von den Schallfrequenzen des Teilbereiches erfaßt wird.
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Gemäß der Erfindung wird somit von dem in einer bestimmten Schallspur
verfügbaren Frequenzbereich Gebrauch gemacht, der nicht zu den in dieser Schallspur
aufgezeichneten Schallfrequenzen gebraucht wird, der aber dessenungeachtet innerhalb
des ganzen auf diese Träger festgelegten Frequenzbereiches fällt. Besondere Schwierigkeiten
in bezug auf die Aufzeichnung dieser Hilfsschwingungen treten somit dabei nicht
auf.
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Zweckmäßig wird erfindungsgemäß die Hilfsschwingung in derjenigen
Schallspur aufgezeichnet, in der auch ein niedriger Frequenzbereich aufgezeichnet
ist. Bei einer Zerlegung des gesamten aufzuzeichnenden Frequenzbereiches von 2o
bis i o ooo Hz in zwei Teile, ist es üblich, die Anordnung so zu treffen, daß sich
der niedrige Frequenzbereich von 2o bis 35o Hz und der hohe Frequenzbereich von
350 bis ioooo Hz erstreckt. Auch wenn die Trennung zwischen dem hohen und
dem niedrigen Bereich bei einer höheren Frequenz vorgenommen wird, z. B. bei 6oo
Hz, ist der hohe Frequenzbereich größer als der niedrige. In der Schallspur für
die niedrigen Frequenzbereiche ist somit immer ein größerer Frequenzbereich für
die Hilfsschwingung verfügbar als in der Schallspur für den hohen Frequenzbereich.
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Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Frequenz dieser
Schwingungsaufzeichnung wenigstens das Doppelte der höchsten Frequenz des niedrigen
Frequenzbereiches. Bei der Wiedergabe ist nämlich ein nichtlineares Element in der
verwendeten Wiedergabevorrichtung praktisch unvermeidlich. Infolgedessen werden
Differenztöne zwischen den in der Schallspur vorhandenen Frequenzen erzeugt. Um
diese Frequenztöne nicht mit wiederzugeben, wird die Frequenz der Hilfsschwingungsaufzeichnung
höher als das Doppelte der höchsten wiederzugebenden Schallfrequenz gewählt. Der
Differenzton zwischen der höchsten wiederzugebenden Sehallfrequenz und der Hilfsschwingungsaufzeichnung
fällt in diesem Falle außerhalb des wiederzugebenden Schallfrequenzbereiches für
diese Schallspur.
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Die Hilfsschwingung nach der Erfindung kann für verschiedene .Zwecke
Verwendung finden. So Z: B_ ist es möglich, die Amplitude dieser Hilfsschwingung
von der Intensität des aufzuzeichnenden Schalles abhängig zu machen. Es ist eine
bekannte Tatsache, daß das Verhältnis zwischen der größten und kleinsten Amplitude,
die in einer Schallspur von der üblichen Weite von höchstens 2 mm festgelegt werden
kann, nicht ausreichend ist, um das tatsächliche Volumenverhältnis, das in Musikstücken
vorkommt, wiederzugeben. Durch Benutzung dieser Hilfsschwingung als ein Maß der
Schallwirkung kann das Verhältnis zwischen größter und kleinster Amplitude bei der
Wiedergabe künstlich vergrößert werden und sich so dem wirklichen Verhältnis nähern.
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Es ist ebenso möglich, besonders für Filme, bei welchen neben dem
Schall auch das Bild aufgezeichnet ist, die Hilfsschwingung als eine optische, optisch-elektrisch
abzutastende Perforation zu verwenden statt der üblichen mechanischen Durchlochung.
Besonders bei Filmstreifen, die aus einem Werkstoff mit geringer mechanischer Festigkeit
hergestellt sind, der sich nicht zum Durchlochen eignet, wie z. B. regenerierte
Cellulose, kann diese Hilfsschwingung angewendet werden.
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Eine dritteAnwendungsmöglichkeit für dieHilfsschwingung liegt in der
Unterdrückung des bekannten Grundgeräusches. Der Schall wird in diesem Falle stets
mit einer Höchstamplitude in der verfügbaren Schallspur aufgezeichnet, und die Größe
der Amplitude der Hilfsschwingung ist ein Maß der wirklichen Schallwirkung. Die
schwächeren Passagen werden bei der Wiedergabe an Hand der Hilfsschwingung künstlich
geschwächt, wobei gleichzeitig das Grundgeräusch, das aus der Schallspur 'herrührt,
mit geschwächt wird.
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Die Erfindung kann insbesondere bei der stereophonischen Aufzeichnung
des Schalls angewendet werden, bei welcher der hohe Schallfrequenzbereich in mehreren
Schallspuren, der niedrige Frequenzbereich hingegen in einer einzigen Schallspur
aufgezeichnet wird. Es ist ausreichend und an sich bekannt, für die verschiedenen
Schallspuren nur eine einzige Hilfsschwingung zu benutzen, die z. B. die Schallwirkung
sämtlicher Spuren auf die gleiche Weise regelt. Die Hilfsschwingung wird in diesem
Falle zweckmäßig mit in der Schallspur für den niedrigsten Frequenzbereich aufgezeichnet,
da sie in diesem Falle stets eine feste Stelle in der Schallaufzeichnung hat, was
die Zusammensetzung der Wiedergabeapparatur erleichtert.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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In Fig. i ist eine Vorrichtung zum Aufzeichnen des Schalls in zwei
Schallspuren nach der Erfindung dargestellt; in Fig. 2 ist eine ähnliche Aufzeichenvorrichtung
dargestellt, bei welcher der Schall stereophonisch in drei Spuren aufgezeichnet
wird; in Fig. 3 ist eine Wiedergabevorrichtung.dargestellt, in der die Erfindung
angewendet wird.
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In Fig. i bezeichnet 4o ein Aufnahmemikrophon. Die elektrische Wechselspannung
dieses Mikrophons wird in dem Vorverstärker 41 verstärkt und über zwei Filter42
und 43 zwei Kraftverstärkern-44
und 45 zugeführt. Das Filter 42
ist nur für den hohen Frequenzbereich durchlässig, d. h. für den Frequenzbereich
von 35o bis io ooo Hz oder höher, so daß nur diese Schallfrequenzen im Verstärker
44 weiter verstärkt und dem Schreiber 46 zugeführt werden. Die hohen Schallfrequenzen
werden somit auf einem Film 5o in einer Schallspur 48 aufgezeichnet. Das Filter
43 hingegen ist nur für den niedrigen Frequenzbereich durchlässig, d. h. für Frequenzen
bis zu 35o Hz. Diese Frequenzen werden in einem Verstärker 45 verstärkt und dem
Schreiber 47 zugeführt, der auf dem Film 5o eine Schallspur 49 aufzeichnet. Der
hohe und der niedrige Frequenzbereich sind somit auf einem Träger in einzelnen Schallspuren
aufgezeichnet.
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Ein Teil der dem Vorverstärker 41 entnommenen Energie wird außerdem
noch einem Oszillator 51 zugeführt. In ihm wird eine Schwingung von annähernd 40oo
Hz erzeugt. Die Frequenz dieser Schwingung wird konstant gehalten, aber die Größe
der Amplitude ist von der mittleren Intensität der Schallwechselspannungen des Verstärkers
41 abhängig.
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Die so erzeugte Schwingung, deren Amplitude ein Maß für die mittlere
Schallwirkung ist, wird einer Regelstufe in den Verstärkern 44 und 45 zugeführt.
In dieser Regelstufe wird der Verstärkungsfaktor eines jeden der Verstärker derart
geregelt, daß die Schallwechselspannungen eines der Verstärker mit einer konstanten
mittleren Intensität dem Schreiber zugeführt werden. Dieser Schreiber ist derart
eingestellt, daß die mit ihm aufgezeichnete Schallspur voll oder annährend voll
moduliert wird.
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Zweckmäßig wird der Verstärker 44 derart eingestellt, daß stets die
Schallspur 48, welche den hohen Frequenzbereich enthält, nahezu voll moduliert ist.
Das unvermeidliche Grundgeräusch ist nämlich am hinderlichsten im Bereich der höheren
Frequenzen, so daß gerade in diesem Bereich ein möglichst vorteilhaftes Verhältnis
zwischen Grundgeräusch und nützlichen Schallfrequenzen angestrebt wird. Das Grundgeräusch
der Spur 49 läßt sich leicht ausfiltern, da die Schallfrequenzen hier unterhalb
350 Hz bleiben.
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In Fig. 2 ist eine Aufnahmevorrichtung dargestellt, die den Schall
unter Beibehaltung der stereophonischen Wirkung und mit einer Unterteilung des Frequenzbereiches
in zwei Teile aufzeichnet. In dieser Figur bezeichnet io ein Aufnahmemikrophon.
Die elektrischen Wechselspannungen dieses Mikrophons werden vom Vorverstärker i
i verstärkt und dem Kraftverstärker 12 zugeführt. Der Ausgang dieses Verstärkers
ist unter Zwischenschaltung zweier Filter 13 und 14 mit den Schreibern 15 bzw. 16
verbunden. Bei diesen Filtern ist das Filter 13 nur für den niedrigen Frequenzbereich
und das Filter 14 nur für den hohen Frequenzbereich durchlässig. Die Trennung zwischen
dem niedrigen und dem'hohen Frequenzbereich liegt zwischen den für diesen Zweck
üblichen Grenzen von 3oo bis 5oo Hz. Gewöhnlich wird die Trennung bei 35o Hz gewählt.
Die Schallschwingungen unterhalb dieser Trennungsfrequenzen, d: h. zwischen 2o und
35o Hz, werden vom Filter 13 ungestört durchgelassen. Diese Schwingungen werden
vom Schreiber 15 in der Schallspur 18 auf dem Film 2o aufgezeichnet. Der gesamte
aufzuzeichnende Frequenzbereich von 20 bis iooooHz ist hierbei also über die Schallspuren
18 und i9 verteilt, wobei jede der Spuren einen bestimmten Teil des Bereiches umfaßt.
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Bei einer gewissen Weite der Schallspur liegt ein maximales Verhältnis
zwischen der kleinsten aufzuzeichnenden Amplitude, die noch gerade über den Störpegel
hinausgeht, und der Höchstamplitude, die sich in dieser Spur aufzeichnen läßt, vor.
Das tatsächliche Verhältnis zwischen größter und kleinster Amplitude des am meisten
vorkommenden Schalls, d. h in einem Musikstück od. dgl., ist gewöhnlich bedeutend
größer als das auf der üblichen Schallspur von maximal 2 mm verfügbare Verhältnis.
Um das tatsächliche Verhältnis zwischen den Amplituden auf das für die Schallspur
zulässige Verhältnis zurückzubringen, ist in dem Verstärker 12 eine elektrische
Regelvorrichtung untergebracht, die das Verhältnis zwischen größter und kleinster
Amplitude künstlich verringert. Zum Zweck der Regelung dieses Verhältnisses wird
hinter dem Vorverstärker 1 i ein Teil der Schallwechselspannungsenergie abgezweigt
und einer Regelvorrichtung 17 zugeführt. Diese Regelvorrichtung besteht im wesentlichen
aus einem Oszillator für eine bestimmte Frequenz, die in dem Frequenzbereich liegt,
der auf einem Film aufgezeichnet werden kann, also zwischen 2o und io ooo Hz. Die
Amplitude dieser Schwingung wird von der mittleren Intensität der vom Verstärker
i i gelieferten Schallwechselströme beeinflußt. Diese von der Regelvorrichtung 17
erzeugte Schwingung wird der Regelstufe des Verstärkers 12 zugeführt. Diese Regelstufe
verringert das Verhältnis zwischen größter und kleinster Amplitude in Abhängigkeit
von der Amplitude dieser Schwingung.
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Um bei der späteren Wiedergabe dieser Schallaufzeichnung das ursprüngliche
Verhältnis zwischen größter und kleinster Amplitude wieder erreichen zu können,
wird die vorstehend erwähnte, von der Regelvorrichtung 17 erzeugte Schwingung gleichfalls
auf dem Filmband 2o aufgezeichnet. Diese Schwingung wird zu diesem Zwecke einem
der Schreiber 15 oder 16 zugeführt. Zu diesem Zweck wird eine solche Wahl aus den
Schreibern für die verschiedenen Frequenzbereiche getroffen, daß die Frequenz dieser
Schwingung nicht von dem Bereich der von diesem Schreiber aufgezeichneten erfaßt
wird. Wird z. B. für diese Schwingung eine Frequenz von 400o Hz gewählt, so wird
diese dem Schreiber 15 zugeführt, der den Schallfrequenzbereich zwischen 2o und
35o Hz aufzeichnet. Die Schallspur 18 enthält somit neben den Schallschwingungen
von 2o bis 35o Hz noch eine besondere Schwingung von 4ooo Hz, bei der die Größe
der Amplitude ein Maß für die Wirkung des ursprünglichen Schalls ist.
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Zum Zweck der stereophonischen Schallaufzeichnung ist noch ein zweites
Aufnahmemikrophon 21 vorgesehen, das mit einem besonderen Vorverstärker
22
und einem Kraftverstärker 23 versehen ist. Die Schwingung für die Regelung des Verhältnisses
zwischen der größten und der kleinsten von der Regelvorrichtung 17 beschaffenen
Amplitude wird ebenfalls der Regelstufe des Kraftverstärkers 23 zugeführt. Das Verhältnis
zwischen größter, und kleinster Amplitude wird somit bei allen Schallspuren auf
die gleiche Weise geregelt, so daß die Regelung bei der Wiedergabe mittels einer
einzigen Regelschwingung für alle Spuren auf gleiche Weise erfolgen kann.
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Bekanntlich ist die Richtwirkung des Schalls im wesentlichen auf die
Schallschwingungen der höheren Frequenzbereiche, d. h. von 5oo Hz und höher, zurückzuführen.
Bei stereophonischen Schallwiedergaben sind deshalb die Schallschwingungen des niedrigen
Frequenzbereiches belanglos für die stereophonische Wirkung. Es ist deshalb ausreichend,
die Schallschwingungen des niedrigen Frequenzbereiches in nur einer einzigen Schallspur
festzulegen und später von einer einzigen Wiedergabevorrichtung wiedergeben zu lassen.
Von dem zweiten Aufnahmemikrophon 21 muB somit nur der höhere Frequenzbereich notwendig
in einer besonderen Schallspur festgelegt werden. Zwischen dem Schallschreiber 24
und dem Kraftverstärker 23 ist deshalb ein Filter 26 eingeschaltet, von dem
nur der hohe Frequenzbereich durchgelassen wird. Die Schallspur 25 enthält somit
nur Schallaufzeichnungen des höheren Frequenzbereiches.
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In Fig. 3 ist eine Wiedergabevorrichtung dargestellt, die sich zum
Wiedergeben von gemäß Fig. 2 aufgezeichneten Schallaufzeichnungen gut eignet. Die
entsprechenden Teile des Films 2o sind mit einer entsprechenden Numerierung versehen.
Die Schallspur 18 enthält somit sowohl den Bereich der niedrigen Schallfrequenzen
zwischen 20 und 35o Hz als. auch die Schwingung von 4ooo Hz zum Regeln des Verhältnisses
zwischen größter und kleinster Amplitude.
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Die beiden Schallspuren 18 und 19 werden mittels der Photozellen 27
bzw. 28 abgetastet. Die von der spur 18 gelieferten. Wechselspannungen werden einem
Verstärker 29 zugeführt, in dem die Wechselspannungen des niedrigen Frequenzbereiches
verstärkt werden und weiter einem Lautsprecher 30, der sich für die Wiedergabe dieses
niedrigen Bereiches besonders gut eignet. Die Schwingung- von 4ooo Hz wird von der
Photozelle 27 ebenfalls abgetastet, der Verstärker 29 aber eignet sich nicht gut
zum Verstärken einer Schwingung von einer solchen hohen Frequenz, so daß diese Schwingung
nicht im Lautsprecher 3o hörbar wird.
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Ein Teil der von der Photozelle 27 abgegebenen Energie wird abgezweigt
und durch Vermittlung eines Filters 33, das die Frequenz von 4ooo Hz durchläßt und
andere Frequenzen sperrt, dem Gleichrichter 34 zugeführt, Die durch Gleichrichtung
erhaltene Gleichspannung ändert sich in der Größe direkt mit der Größe der Amplitude
dieser Schwingung von 40oo Hz. Diese Gleichspannung wird einer Regelstufe des Verstärkers
29 zugeführt. Infolgedessen wird das Verhältnis zwischen größter und kleinster Amplitude
im Lautsprecher 30 wieder bis auf das ursprüngliche Verhältnis bei der Aufnahme
zurückgebracht.
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Die Schallspur i9, die ausschließlich Schwingungen des hohen Frequenzbereiches
enthält, wird mittels der Photozelle 28 abgetastet. Die infolgedessen erzeugten
Schallwechselspannungen werden im Verstärker 31 verstärkt und dem Lautsprecher 32
zugeführt. Dieser Verstärker 31 enthält ebenfalls eine Regelstufe, die von dem Gleichrichter
34 gesteuert wird. Auch das Verhältnis zwischen größter und kleinster Amplitude
der 'höheren Schallfrequenzen wird somit wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgebracht.
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Ist der Schall stereophonisch aufgezeichnet worden, so ist auf dem
Film 2o noch eine dritte Schallspur 25 vorhanden, in der ausschließlich der hohe
Frequenzbereich des zweiten Aufnahmemikrophons untergebracht ist. Wird auch eine
stereophonische Wiedergabe gewünscht, so ist noch eine dritte Photozelle 35 vorgesehen,
welche die Schallwechselspannung an den Verstärker 36 abgibt. Von dort werden die
Schwingungen einem dritten Lautsprecher 37 zugeführt. Auch der Verstärker 36 enthält
eine Regelstufe, die von dem Gleichrichter 34 gesteuert wird, so daß die Regelung
des Verhältnisses zwischen größter und kleinster Amplitude für die beiden Kanäle
der stereophonischen Schallwiedergabe auf die gleiche Weise erfolgt. Infolgedessen
bleibt somit das ursprüngliche Verhältnis zwischen den beiden Kanälen der stereophonischen
Schallübertragung ungeändert bestehen.