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"Audio-Wissen von 1974" - Die Themen dieser Artikel sind:

Was war mit der analogen Audio-Studio-Technik machbar und was sollte bzw. mußte ein Toningenieur wissen und gelernt haben. Daß viele dieser Themen (wir schreiben zur Zeit 2016) bereits 35 Jahre alt sind und durch die schleichende Digitalisierung völlig überholt sind, bedeutet nicht, daß sich die physikalischen Grundlagen wesentlich geändert haben.

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E. 2. Lichttonverfahren
E. 2. 1. Fotometrische und fotochemische Grundbegriffe
E. 2. 1. 1. Transparenz

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  • Anmerkung : Viel mehr Wissen über diese Tonfilm-Beschichtungen und das Aufbringen / Belichten bzw. Aufkopieren der diversen Lichtton- Zackenschriften und die Absimmung der Film-Schwärzung finden Sie im Fernsehmuseum im Bereich Fimtechnik - in den FKT Berichten ab 1935 bis 1938.

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Die lichtempfindliche Schicht eines Filmes wird je nach deren Belichtung und Entwicklung durch das ausgeschiedene Silber mehr oder weniger geschwärzt. Daraus ergibt sich eine verschieden große Lichtdurchlässigkeit, die als Transparenz bezeichnet wird. Die Transparenz T ist definiert als das Verhältnis der durch ein Flächenelement hindurchgelassenen Lichtmenge J zur auffallenden Lichtmenge Jo.

Die bei der Wiedergabe in der Fotozelle hervorgerufenen Stromänderungen sind der Differenz der Transparenz zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Flächenelementen des vorbeiziehenden Tonträgers proportional. Die Transparenzdifferenz ist deshalb eine wichtige Größe.

E. 2. 1. 2. Schwärzung und Schwärzungsmessung

Die Einführung des Schwärzungsmaßes entspricht mehr den Erfordernissen der Bildfotografie. Das Auge folgt dem Weber-Fechnerschen-Gesetz. Es empfindet die Helligkeitsabstufung dann als gleichmäßig, wenn sich der Logarithmus der reziproken Transparenzwerte linear ändert. Diesen Logarithmus bezeichnet man als Schwärzung.

Der Zusammenhang zwischen der Transparenz und der Schwärzung geht aus Bild 202 hervor. In der Tonfilmtechnik erweist sich die Anwendung des Schwärzungsmaßes als wenig glücklich, weil der Wiedergabepegel dem Logarithmus der Transparenzdifferenz und nicht der Schwärzung proportional ist.

Die Schwärzung eines Flächenelementes wird mit einem Schwärzungsmesser gemessen. Dabei zeigt sich, daß der gemessene Wert von der Art der Beleuchtung der zu messenden Fläche und der Erfassung des aus ihr austretenden Lichtes abhängt. Das Licht wird nämlich in der aus kolloidalem Silber diskontinuierlich aufgebauten Schicht nicht nur absorbiert, sondern auch durch Reflexion und Beugung an den Kernballungen gestreut. Infolgedessen ergeben sich bei Beleuchtung der Schicht mit gerichtetem (parallelem) Licht andere Schwärzungswerte als bei diffusem Licht. Das trifft auch für die Erfassung des von der Schicht hindurchgelassenen Lichtes zu, und zwar ändert sich der gemessene Schwärzungswert mit der Größe des Raumwinkels, in dem die austretenden Lichtstrahlen von der Lichtmeßeinrichtung erfaßt werden.

Im allgemeinen bezieht man jedoch die Begriffe parallel oder diffus auf die Beleuchtungsart. Der Zusammenhang zwischen den Schwärzungswerten, die mit einem mit diffusem oder gerichtetem Licht arbeitenden Schwärzungsmesser gemessen werden, wird durch die Güte des Callierfaktors ausgedrückt.

Der Callierfaktor beträgt bei den in der Tonfilmtechnik allgemein benutzten Schwärzungsmessern und Wiedergabeoptiken etwa 1,2. Benutzt man einen diffus messenden Schwärzungsmesser mit bekanntem Callierfaktor, so kann man durch Umrechnung die für eine Tonfilmoptik (gerichtetes Licht) maßgebenden Schwärzungswerte ermitteln.

E. 2. 1. 3. Schwärzungskurve

Aus der Schwärzungskurve, die auch Gradationskurve genannt wird, ist zu ersehen, wie sich die Schwärzung einer Emulsion in Abhängigkeit von der Exposition (Belichtung) ändert.

Zweckmäßigerweise wählt man bei der Eintragung in ein Koordinatensystem für die Abszisse den Logarithmus der Exposition, so daß die Schwärzungskurve diese Funktion veranschaulicht. In Bild 203 ist als Beispiel eine solche Schwärzungskurve dargestellt. Die Steilheit der Schwärzungskurve (Gradation) wird mit y bezeichnet. Für den in der Praxis besonders interessierenden mittleren geradlinigen Bereich ist die Steilheit nahezu identisch.

Die Form der Schwärzungskurve ist vorwiegend von den Emulsionseigenschaften abhängig, die Steilheit dagegen im wesentlichen von der Entwicklungszeit. Je kräftiger der Entwickler reduziert, je länger er einwirkt und je höher seine Temperatur ist, um so größer wird die Steilheit. Bei zu langer Entwicklungszeit entsteht jedoch ein Schleier, der auf der Reduktion des nicht belichteten Halogensilbers der lichtempfindlichen Schicht beruht. Da dieser Schleier kontrastmindernd wirkt, muß er möglichst vermieden werden.

Die Exposition ergibt sich aus dem Produkt von Beleuchtungsstärke und Belichtungszeit. Bei längeren Belichtungszeiten ist die Schwärzung unabhängig von der Zusammensetzung dieses Produktes, bei kleineren hingegen nicht mehr. Man erhält deshalb bei gleichbleibendem Produkt aus großer Beleuchtungsstärke und kurzer Belichtungszeit andere Schwärzungswerte als bei kleiner Beleuchtungsstärke und längerer Belichtungszeit.

Bei der Belichtung des Tonfilmes wird, entsprechend der konstanten Filmgeschwindigkeit von 45,6 cm/s und der Spaltbreite von 7um eine Belichtungszeit von 1,5 • 10 hoch -5 Sekunden wirksam. Da die meisten Schwärzungsmesser jedoch eine wesentlich längere Belichtungszeit verwenden, müssen die damit aufgenommenen Schwärzungskurven mit Hilfe des Ultrakurzzeitfaktors (UKZ-Faktor) korrigiert werden [35].

Anmerkung :

Das ist natürlich die chemisch physikalische diffizile Theorie, die in den Kopierwerken sehr genau erforscht und entwickelt wurde und ziemlich ausgefuchst ist, solange der Bediener seine Chemikalien im Griff hatte.

Ist die Kopie erst mal belichtet und entwickelt, interessierte das Ganze fast nicht mehr, weil es sowieso unabänderlich war. Jetzt waren die Elektroniker am Werk, um die Photzellen und die entsprechdnen Vorverstärker samt Regel- und Aufhol- Automatiken so zu optimieren, daß auch miserable Kopien eine vernünftigen Ton lieferten.

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E. 2. 2. Die fotografische Schallaufzeichnung
E. 2. 2. 1. Prinzip und Schriftarten

Beim Lichttonverfahren wird der Informationsinhalt in Form von Transparenzunterschieden auf dem Filmstreifen aufgezeichnet. Das kann zunächst dadurch geschehen, daß man die Transparenz längs des Filmstreifens zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert proportional dem aufzuzeichnenden Schallereignis ändert. Die auf diese Weise hergestellte Tonaufzeichnung nennt man Intensitäts- oder Sprossenschrift (Bild 204 a).

Eine zweite Möglichkeit der Tonaufzeichnung besteht darin, die seitliche Ausdehnung einer geschwärzten Längsspur mit konstanter Transparenz innerhalb der gesamten Tonspur entsprechend dem Informationsinhalt zu variieren. Hierdurch entsteht eine sogenannte Transversal- oder Zackenschrift, wobei im einfachsten Falle einer Einzackenschrift nur eine Begrenzungslinie zwischen dem lichtdurchlässigen Teil und der geschwärzten Tonspur vorhanden ist, die ein Oszillogramm des aufgezeichneten Schallereignisses darstellt (Bild 204b).

Durch Verwenden verschiedener Blendenformen kann man die Längsspur mehrmals unterteilen, so daß je nach Anzahl der Blendenzacken mehrere Begrenzungslinien nebeneinander entstehen. Je zwei spiegelbildlich zueinander verlaufende Begrenzungslinien bezeichnet man als "Eindoppelzackenschrift". Eine "14-Doppelzackenschrift" hat also 28 Begrenzungslinien, von denen jede nur etwa 1/28 der Auslenkung einer gleich stark ausgesteuerten Einzackenschrift haben kann (Bild 204 c).

Bei der Intensitätsschrift kann die Belichtung des Filmes entweder durch Lichtquellen geschehen, deren Lichtstärke trägheitslos veränderbar ist, oder durch Lichtquellen mit konstanter Lichtstärke, wobei die auf dem Film auftreffende Lichtmenge durch Spiegel oder Blenden gesteuert wird. Bei den Transversalverfahren ist dagegen fast ausschließlich nur die zuletzt genannte Möglichkeit anwendbar.

Belichtung, Entwicklung, Fixierung, Trocknung

Nach der Belichtung wird der Film entwickelt, fixiert und getrocknet, und danach kann er abgetastet werden. Im allgemeinen wird jedoch, aus später noch erläuterten Gründen, vom entwickelten Tonnegativ eine Kopie hergestellt, die der Wiedergabe des aufgezeichneten Schallereignisses dient. Dabei wird durch die Tonspur des Filmes ein konstanter Lichtstrom geschickt, der durch die Transparenzdifferenzen im Rhythmus des Schallereignisses moduliert wird. Das modulierte Licht wird einer Fotozelle zugeführt, deren Strom dann im gleichen Rhythmus schwankt. Die Stromschwankungen werden von einem Fotozellenverstärker verstärkt. Dabei werden - genau wie beim Magnettonverfahren - gleichzeitig die bei der Wiedergabe durch das Verfahren bedingten linearen Verzerrungen kompensiert. Da es bei der Wiedergabe nur auf den Rhythmus und Umfang der Lichtschwankungen ankommt, ist es gleichgültig, durch welche Schriftart diese Schwankungen hervorgerufen werden. Die Wiedergabeeinrichtung kann deshalb bei allen Schriftarten die gleiche sein.

E. 2. 2. 2. Aufzeichnungsvorgang

Beim Lichttonverfahren besteht der Vorgang der Aufzeichnung im wesentlichen aus der Erzeugung und Steuerung des Aufnahmelichtes und der Projektion des, von einem kleinen Spalt begrenzten, modulierten Lichtes auf die lichtempfindliche Schicht des Filmes.

Lichtsteuerung

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten der Lichtsteuerung. Bei der ersten kann die Regelung des Lichtes auf elektrooptischem Wege geschehen, die am einfachsten durch die direkte Steuerung der Lichtstärke einer Lichtquelle erfolgen kann.

Aufzeichnung einer Intensitätsschrift

Hierzu eignet sich vor allem eine für diese Zwecke speziell entwickelte Glimmlampe. Diese sogenannte Ultrafrequenzlampe stellte das erste brauchbare, früher viel verwendete Lichtsteuergerät dar. Die Stärke des sich an der Katode dieser Lampe ausbildenden Glimmlichtes wird durch den die Lampe durchfließenden Strom gesteuert. Die Lichtstärke ist dabei dem vom Aufzeichnungsverstärker in Stromschwankungen umgewandelten Schallereignis proportional. Die Glimmlampe eignet sich in dieser Ausführung für die Aufzeichnung einer Intensitätsschrift.

Herstellung einer Transversalschrift

Anstelle einer Glimmlampe kann auch eine Katodenstrahlröhre Verwendung finden, deren Lichtstärke in bekannter Weise durch die an den Wehneltzylinder angelegte Spannung gesteuert wird. Durch eine seitliche Auslenkung kann dem Brennfleck die Form des Spaltbildes gegeben werden. Umgekehrt kann bei der Katodenstrahlröhre auch die Lichtstärke konstant gehalten und die seitliche Auslenkung im Rhythmus des Schallereignisses gesteuert werden. Diese Art der Steuerung eignet sich dann für die Herstellung einer Transversalschrift.

Die Nachteile der optischen Belichtung

Diesen elektrooptischen Lichtsteuerverfahren haftet als wesentlicher Nachteil die geringe spezifische Leuchtdichte an. Darüber hinaus erweisen sie sich als nicht konstant genug.

Bei den Glimmlampen ist es vor allem die örtliche Inkonstanz der Entladungsvorgänge, bei den Katodenstrahlröhren dagegen das im Laufe der Zeit zurückgehende Fluoreszensvermögen des Schirmes.

Die elektromechanische Methode der Belichtung

Aus diesem Grunde hat sich die zweite Möglichkeit der Lichtsteuerung, die elektromechanische Methode, besser bewährt. Hierbei wird das Licht einer konstanten Lichtquelle auf elektromechanischem Wege so gesteuert, daß der Film ebenfalls proportional den Schwankungen des aufzuzeichnenden Schallereignisses belichtet wird.

Das eigentliche Steuerorgan ist bei diesem Verfahren ein mechanisch-schwingungsfähiges System, das durch den Sprechwechselstrom auf elektrostatischem oder elektromagnetischem Wege zu erzwungenen Schwingungen angeregt wird. Diese können im wesentlichen auf zweierlei Weise für die Steuerung des Lichtes ausgenützt werden.

Entweder wird der Querschnitt eines festen Lichtbündels durch eine bewegliche Blende gesteuert (Bild 205 a], oder die Richtung eines Lichtbündels wird durch einen Drehspiegel derart geändert, daß sich hinter einer fest angeordneten Blende ebenfalls eine Querschnitts Veränderung des Lichtbündels einstellt (Bild 205 b).

Das auf den vorbeilaufenden Film auftreffende modulierte Lichtbündel belichtet diesen dann im Rhythmus des Schallereignisses. Dabei lassen sich beide Steuerorgane sowohl für die Herstellung einer Intensitätsschrift, als auch für die verschiedenen Zackenschriften verwenden. Maßgebend für das Zustandekommen dieser oder jener Schriftart ist lediglich die Form der beweglichen beziehungsweise festen Blende. Nach den in Bild 205 dargestellten Anordnungen würde eine Intensitätsschrift entstehen. Werden dagegen die in Bild 206 skizzierten Blenden verwendet, so entstehen die verschiedenen Zackenschriften. Die Abdeckung des Spaltes durch schräge Blendenkanten bietet den Vorteil, daß zur vollen Aussteuerung sehr kleine Bewegungsamplituden genügen.

Der elektrodynamische Lichthahn

Lichtsteuereinrichtung mit dem Drehspiegel

Von den verschiedenen im Laufe der Zeit entwickelten Lichtsteuereinrichtungen haben sich in erster Linie die elektrodynamischen Antriebssysteme in Verbindung mit einem Drehspiegel bewährt.

Ein solches Gerät wird als elektrodynamischer Lichthahn bezeichnet. Es besteht im wesentlichen aus einer zwischen den beiden Polen eines ringförmigen Magneten angeordneten und mit einem aufgeklebten Spiegel versehenen Leiterschleife (Bild 207). Es handelt sich dabei um eine Anordnung, wie sie ähnlich auch vom Schleifenoszillografen her bekannt ist.

Die Leiterschleife besteht aus einem dünnen Aluminiumband und ist bei 1 fest eingespannt und bei 2 federnd aufgehängt. Dazwischen wird sie bei 3 über einen Steg geführt, so daß die zwischen 1 und 3 frei gespannten Bänder dem aufgeklebten Spiegel eine Drehschwingung verleihen können, wenn durch sie ein Strom fließt. Die Eigenresonanz des gesamten Systems wird an die obere Grenze des Frequenzbereiches gelegt, weil das Trägheitsmoment selbst eines nach diesen Gesichtspunkten optimal dimensionierten Spiegels eine noch höhere Eigenresonanz nicht zuläßt. Die infolgedessen notwendige Dämpfung wird dadurch erreicht, daß das gesamte System in einem ölgefüllten Gehäuse untergebracht wird (Bild 208). Der Spiegel befindet sich hinter einem Fenster, durch das der Lichtstrahl eintreten und aus dem er nach der Reflexion wieder ungehindert austreten kann.

Optischer Teil der Aufzeichnung

Zum optischen Teil der Tonaufzeichnungs-Einrichtung gehören im wesentlichen die Lichtquelle, der Spalt und das Objektiv, das den Spalt auf die lichtempfindliche Schicht projiziert. Die Zusammenfassung dieser Einzelelemente in einem gemeinsamen Gerät wird als Spaltoptik bezeichnet. Die Spaltoptik hat die Aufgabe, einen Lichtstrich von etwa 7um bis 10um Breite und etwa 2mm Länge, entsprechend einer Tonspurbreite von rund 2mm, auf dem Film abzubilden.

Die örtliche oder intensitätsmäßige Änderung der Beleuchtungsstärke dieses Lichtstriches im Rhythmus des Schallereignisses ist dagegen Aufgabe eines der bereits behandelten und in den Strahlengang der Optik an irgendeiner Stelle eingeschalteten Lichtsteuergeräte, das heißt, sofern die Lichtquelle nicht selbst als Lichtsteuergerät fungiert.

Falls es das Lichtsteuergerät verlangt, muß in die Optik auch noch eine Steuerblende mit eingebaut werden. Dies ist zum Beispiel beim elektrodynamischen Lichthahn der Fall. Die Form dieser Blende wird durch die gewünschte Schriftart bestimmt.

Erklärung zum Bild 209

Die Anordnung der Einzelelemente bei einer Optik für einen elektrodynamischen Lichthahn mit Spiegel zeigt Bild 209. Die Lichtquelle wird von einem Kondensor auf dem Spiegel und dieser wiederum durch die zweite Linse in der Eintrittspupille des Objektives abgebildet. Des weiteren wird die Zackenblende durch die erste Linse über dem Spiegel in der Spaltblende und diese wiederum durch das Objektiv auf der lichtempfindlichen Schicht des Filmes abgebildet. Die Zwischenabbildung des Spiegels in der Objektivebene dient der Vermeidung von Lichtverlusten. Führt der Spiegel eine Drehbewegung aus, so wird innerhalb der Spaltgrenzen bald mehr der vordere, bald mehr der hintere Teil der Zackenflanke auf dem Film erscheinen, wodurch die unbelichtete Spur im gleichen Rhythmus schmaler und breiter wird.

Das Reintonverfahren

Das durch die Körnigkeit der Emulsion bei der Wiedergabe hervorgerufene Filmrauschen tritt besonders dann in Erscheinung, wenn die Amplitude der Nutzaufzeichnung so gering ist, daß der akustische Verdeckungseffekt nicht mehr genügend wirksam werden kann.

Beim Zackenschriftverfahren kann eine Steigerung des Geräuschspannungsabstandes dadurch erreicht werden, daß ein großer Teil der bei geringer Aufzeichnungsamplitude im Negativ belichteten breiten Zone durch eine zusätzliche Blende, eine Reintonblende, abgedeckt und infolgedessen nicht belichtet wird. Dadurch erscheinen nach dem Kopieren die abgedeckten Zonen genau wie die Steuerspur geschwärzt (Bild 210 a). Die Rauschmodulation des Lichtes durch die in der ursprünglich lichtdurchlässigen Zone vorhandenen Silberkörner fällt somit zum größten Teil weg und der Geräuschspannungsabstand vergrößert sich wesentlich.

Einschränkungen und Randbedingungen

Abgedeckt kann selbstverständlich nur die Zone werden, in die die Amplitudenspitzen noch nicht hineinreichen, da sie ja nicht durch die Reintonblende abgeschnitten werden dürfen. Außerdem ist es notwendig, daß zwischen dem Scheitelwert der aufgezeichneten Amplituden und der Reintonspur stets ein kleiner Abstand bleibt, damit die an späterer Stelle erläuterte Lichtdiffusion in der fotografischen Schicht nicht doch noch eine gegenseitige Beeinflussung von Reintonspur und Steuerspur hervorruft. Deshalb muß dje Abdeckung mit zunehmender Aussteuerung immer mehr verringert werden, bis sie bei etwa 60% Aussteuerung gänzlich in Wegfall kommt. Die Regelung der Reintonblende in Abhängigkeit von der Aussteuerung muß selbstverständlich automatisch vom Aufzeichnungsverstärker oder einem besonderen Verstärker (Klartonverstärker) her erfolgen.

Wichtig ist dabei, daß die Reintonblende nicht dem schnellen Wechsel der Aussteuerung, sondern einem über ein größeres Zeitintervall gemittelten Wert folgt. Auf keinen Fall dürfen die Schwingungen, die die Reintonblende ausführt und die sich bei derem stoßweisen Arbeiten aus der Fourier-Analyse ermitteln lassen, im übertragenen Frequenzbereich liegen, da sie sonst bei der Wiedergabe ebenfalls hörbar werden [203].

Da Einschwingzeit und Hörbarkeit der Reintonblende in jedem Fall einen Kompromiß darstellen, hat sich in der Praxis ein Wert von 15 bis 30ms eingeführt. Die Ausschwingzeit der Reintonblende kann dagegen größer gewählt werden, da es ohne Nachteile ist, wenn beim plötzlichen Abreißen eines Schallvorganges die Reintonblende erst viel später schließt. Der Nachhall, der diesem Schallvorgang im Wiedergaberaum folgt, läßt das erhöhte Filmrauschen, das bis zum wieder erfolgten Abdecken der Spur auftritt, akustisch nicht in Erscheinung treten. Man verwendet deshalb Ausschwingzeiten von 150 bis 400ms.

Besser ist es, für die Reintonsteuerung keine getrennte Abdeckblende zu verwenden und gleich die Ruhelage der für die Aufzeichnung notwendigen Zackenblende zu verschieben. Dieses als Verschiebereintonverfahren bekannte Prinzip (Bild 210 b) kann im Gegensatz zum Abdeckverfahren bei jeder gewünschten Schriftart - auch bei Mehrzackenschriften - eingesetzt werden.

Der Vergleich mit der Hf-Vormagnetisierung

In der Praxis entspricht die Wirkungsweise der Reintonsteuerung der Hf-Vormagnetisierung des Magnettonverfahrens. Die Zunahme des Geräuschspannungsabstandes beträgt bei allen genannten Reintonsteuerungen etwa 10dB, so daß unter optimalen Bedingungen beim Zackenschriftverfahren ein Geräuschspannungsabstand von etwa 40dB und beim Intensitätsverfahren von etwa 35dB erreichbar ist.

E. 2. 2. 3. Exposition und Bearbeitung des Tonträgers

Wie bereits angedeutet, kann für die spätere Wiedergabe sowohl das aufgezeichnete Tonnegativ als auch eine in einem Kopierprozeß vom Negativ hergestellte Kopie, das heißt das Tonpositiv, verwendet werden. Das letztere ist in der Praxis fast ausschließlich üblich. Die Wiedergabequalität in bezug auf lineare und nichtlineare Verzerrungen ist vor allem vom Zusammenwirken der Belichtung bei der Aufnahme und beim Kopieren von den physikalischen Eigenschaften des Tonträgers und von der Entwicklung von Tonnegativ und Tonpositiv abhängig. Gegenüber diesen verursachen die an der Aufnahme und Wiedergabe beteiligten optischen, mechanischen und elektrischen Elemente - sofern sie optimal dimensioniert sind - geringere Verzerrungen. Da die Bedingungen für einen optimalen Tonträger bei den verschiedenen Schriftarten voneinander abweichen, müssen die grundsätzlichen Zusammenhänge für jede Schriftart gesondert betrachtet werden. Dabei soll wegen der größeren praktischen Bedeutung des Transversalverfahrens dessen Behandlung ausführlicher erfolgen.

Details zur Intensitätsschrift

Beim Intensitätsverfahren werden die dem Schallereignis proportionalen Belichtungsschwankungen des Filmes durch den Entwicklungsprozeß in Transparenzschwankungen umgewandelt. Der Zusammenhang zwischen der Transparenz T und der Exposition E ist dabei durch die Filmkennlinie T = f [E] gegeben. Der Verlauf dieser Kennlinie ist von Exposition, Entwicklung und Emulsionsart des Filmes abhängig. Um den Einfluß dieser Größen zu charakterisieren, ist in Bild 211 die Transparenz in Abhängigkeit von der Exposition aufgetragen, und zwar für eine steil und eine flach arbeitende Emulsion bei vier verschiedenen Entwicklungszeiten.

Man erkennt, daß die einzelnen Kurven aus mehr oder weniger gekrümmten und linearen Abschnitten bestehen. Die in der Tonfrequenztechnik allgemein geltende Forderung, im Interesse geringer nichtlinearer Verzerrungen die Kennlinie eines an der Übertragung beteiligten Gliedes nur im geradlinigen Teil auszusteuern, hat hier jedoch nur dann ihre volle Berechtigung, wenn das aufgenommene Tonnegativ selbst für die spätere Wiedergabe verwendet werden soll. In diesem Fall legt man den Arbeitspunkt, der hier der Ruhetransparenz entspricht, in die Mitte des geradlinigen Teiles der Kurve und steuert die Kennlinie in einem durch die Größe der zulässigen Verzerrungen begrenzten Bereich aus.

Selbstverständlich könnte man das Verfahren auch dann anwenden, wenn das von diesem Negativ angefertigte Tonpositiv für die Wiedergabe herangezogen werden soll; man muß dann nur beim Kopierprozeß unter genau gleichen Bedingungen, das heißt ebenfalls im geradlinigen Teil der Filmkennlinie des Positivs, arbeiten.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, in einem nichtlinearen Teil der Filmkennlinie des Tonnegativs zu arbeiten. Das bedeutet jedoch, daß die Kennlinie des Positivs im Arbeitsbereich entsprechend gegensinnig gekrümmt sein muß, damit die nichtlinearen Verzerrungen des Negativs wieder kompensiert werden. Wichtig ist dabei, daß der lineare Zusammenhang zwischen der Transparenz des Positivs Tp und der Exposition des Negativs Ea bei der Aufnahme gewahrt bleibt.

Diese Forderung ist dann erfüllt, wenn das Produkt aus den Steilheiten der Schwärzungskurven des Negativs und Positivs in jedem Punkt des ausgesteuerten Bereiches gleich eins wird.

In dem Fall, in dem man im linearen Bereich der Schwärzungskurve (konstante Steilheit) und damit zwangsläufig im gekrümmten Teil der Filmkennlinie arbeitet, kann man vereinfacht gamma N x gammy p = 1 schreiben.

Man bezeichnet dieses Arbeitsverfahren als "gamma-Verfahren I. Art", während man das Verfahren, bei dem man im linearen Teil der Filmkennlinie und damit im gekrümmten Teil der Schwärzungskurve arbeitet, als "gamma-Verfahren II. Art" bezeichnet. Nimmt durch Nichteinhaltung der fotografischen Arbeitsbedingungen das gamma-Produkt einen von 1 abweichenden Wert an, so treten nichtlineare Verzerrungen in Erscheinung. Da die richtige Einhaltung dieser Bedingungen praktisch nicht immer möglich ist, wurde das Intensitätsverfahren mehr und mehr durch das Transversalverfahren ersetzt.

Details zur Transversalschrift

Im Gegensatz zum Intensitätsverfahren, bei dem das Schallereignis in Form von Transparenzschwankungen aufgezeichnet ist, handelt es sich beim Transversalverfahren im wesentlichen um eine Schwarzrweißaufzeichnung. Die durch das Lichtsteuerorgan transversal bewirkte Aufzeichnungsamplitude, deren Schwärzung durch gleichbleibende Exposition konstant ist, ist der Amplitude des Schallereignisses proportional. Die an einer Stelle der Tonspur über deren Breite gemittelte Transparenz Tra, der bei der späteren Wiedergabe auch der Fotozellenstrom proportional ist, wird durch das Verhältnis der Breite bd der verbleibenden unbelichteten und damit lichtdurchlässigen Tonspurzone mit der Transparenz Td zur Breite der gesamten Tonspur Bt bestimmt. Das gilt allerdings nur unter der Voraussetzung, daß die Schwärzung der belichteten Spur sehr groß ist:

Formel

Bei diesen Betrachtungen blieben einige physikalische Nebenerscheinungen unbeachtet, die zu einer Störung dieser Linearität führen können und damit das Auftreten nichtlinearer Verzerrungen beim Transversalverfahren bewirken. Verwendet man für den Aufzeichnungsvorgang Blenden, deren Kanten schräg zur Filmlaufrichtung gerichtet sind und deren Abbildung im Spalt durch den Spiegel eines Lichthahns in Filmlaufrichtung hin und her bewegt wird, so hat man den Vorteil, daß der Spiegel nur sehr kleine Drehbewegungen auszuführen hat, wofür die aufzubringenden Steuerleistungen niedrig sind. Durch die endliche Spaltbreite kann jedoch die Blendenkante innerhalb des Spaltes nicht mehr als senkrecht zur Spaltkante liegend angesehen werden. Das führt bei der Belichtung zu einem Übergangsgebiet zwischen belichtetem und unbelichtetem Anteil der Tonspur. In diesem Übergangsgebiet nimmt die Exposition und damit die Transparenz kontinuierlich ab. Je flacher die Blendenkante zu den Spaltkanten verläuft, um so breiter wird das Übergangsgebiet.

Einen weiteren verfälschenden Einfluß verursacht die Beugung des Lichtes an den Blendenkanten.

Als dritter und wesentlicher Einfluß, der eine Störung des linearen Zusammenhanges zwischen Blendenstellung und belichteter Tonspurbreite hervorruft, ist die Lichtdiffusion in der fotografischen Schicht zu nennen. Sie kommt dadurch zustande, daß das in die Emulsionsschicht einfallende Licht von den darin statistisch verteilten Körnern nach allen Seiten wiederholt reflektiert wird und somit auch in Emulsionsbereiche gelangt, die von der Lichtquelle gar nicht direkt bestrahlt werden.

Die Lichtdiffusion wird um so größer, je größer die Streuwirkung der Emulsion, ausgedrückt durch die Diffusionskonstante, und je größer die Intensität des einfallenden Lichtes ist. Diese Streuung hat als erstes zur Folge, daß die Größe der geschwärzten Fläche nicht mehr mit der Größe der belichteten Fläche übereinstimmt. Besonders bei der Aufzeichnung hoher Frequenzen wirkt sich das so aus, daß deren schmale, auf dem Film abgebildete Kurvenform bereits bei gebräuchlichen Schwärzungen beträchtlich verbreitert und somit erheblich verzerrt wird. Zweitens bewirkt die Streuung, daß die Schwärzung einer sehr kleinen belichteten Fläche durch das weggestreute Licht geringer ist, als die Schwärzung einer Fläche größeren Ausmaßes bei gleicher Exposition. Das bedeutet, daß zusätzlich zu der oben genannten Verformung der Kurvenform hoher Frequenzen die Schwärzung nach dem Scheitelpunkt der Amplitudenspitzen hin kontinuierlich abnimmt.

Der Donnereffekt

Die Eigenschaft der im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Licht-diffusion, die Größe der geschwärzten Fläche im Vergleich zu der belichteten Fläche zu verändern, führt zum Auftreten des sogenannten Donnereffektes. Bei hohen Frequenzen liegen nämlich die einzelnen Amplituden der im Negativ unbelichteten Steuerspur derart dicht nebeneinander, daß durch die Lichtdiffusion der scheitelnahe Teil der spitzen Amplituden in der Schicht von der Seite her mitbelichtet wird.

Die Spitzen werden somit durch die Entwicklung geschwärzt und damit etwas abgeschnitten (Bild 212 a). Die Wirkung ist ähnlich der einer Einweggleichrichtung. Der Name rührt von den besonders bei Zischlauten entstehenden Differenztönen her, die sich wie ein donnerähnliches Geräusch anhören [245].

Zum meßmäßigen Erfassen des Donnereffektes bedient man sich in der Praxis der Einton- oder Doppeltonmethode [246]. Bei der Eintonmethode erfolgt die Messung sensitometrisch.

Für eine elektrische Bestimmung des Donnereffektes eignet sich besser die Doppeltonmethode. Man zeichnet hierbei zwei einander überlagerte und um etwa 400 Hz differierende hohe Frequenzen gleicher Amplitude U omega auf und benutzt als Maß für den Donnereffekt die Amplitude des Differenztones U delta omega, der als Folge der durch die Lichtdiffusion bedingten Nichtlinearitäten entsteht.

Die Ergebnisse einer Donnereffektmessung an einer speziellen Tonfilmemulsion sind als Beispiel in Bild 213 in Abhängigkeit von der Schwärzung mit der Frequenz als Parameter aufgetragen. Daraus ist die mit der Schwärzung und Frequenz ansteigende „Verdonnerung" zu erkennen.

Eine grundsätzliche Möglichkeit der Verringerung des Donnereffektes ist durch das Kopieren gegeben. Da das Positiv an den Stellen geschwärzt wird, an denen das Negativ unbelichtet blieb, wirkt sich die Lichtdiffusion gerade an der anderen, bei der Aufzeichnung fast unveränderten Halbwelle der Tonspur aus (Bild 212 b). Dadurch tritt eine Kompensation des Donnereffektes ein, die ihn - bei richtiger Dimensionierung - fast zum Verschwinden bringen kann.

Voraussetzung dafür ist die Erfüllung folgender Beziehung

Formel

Darin ist c eine vom Streulicht und der Beleuchtungsapertur abhängige Konstante; kn und kp sind Emulsionskonstanten des Negativ- und Positivmaterials; gamma n und gamma p sind von der Entwicklung abhängig; S und So sind die Schwärzungen der belichteten und unbelichteten Spuren. Dabei ist zu beachten, daß sich die Entwicklung und damit gamma p der kombinierten Bild-Tonkopie fast ausschließlich nach den Bildbedingungen richten muß.

Übrig bleiben also nur noch die Festlegung der bei der Aufnahme und beim Kopieren benutzten Lichtstärken, die Wahl des Negativmaterials und die Entwicklung (gamma n) des Negativs. Um einen großen Geräuschspannungsabstand zu erzielen, strebt man zunächst eine größtmögliche Schwärzung der Tonspur des Positivs an.

Begrenzt wird diese jedoch durch den mit der Schwärzung ansteigenden Donnereffekt (Bild 213). Praktisch geht man deshalb so vor, daß man die Größe der Verdonnerung des Positivs festlegt und im Negativ die gleiche Verdonnerung anstrebt. Es wäre zunächst denkbar, die Positivschwärzung recht groß zu machen und den dadurch ebenfalls großen Donnereffekt durch eine entsprechend gleich große Verdonnerung im Negativ zu kompensieren. Dem steht entgegen, daß durch die Lichtdiffusion ja nicht nur die beschriebene Kurvenverzerrung eintritt, sondern auch noch eine Abnahme der Schwärzung in den Amplitudenspitzen. Das hat einen Abfall des Wiedergabepegels bei hohen Frequenzen zur Folge, der die maximal zulässige Verdonnerung begrenzt.

Das Filmrauschen

Das bei der Wiedergabe auftretende und vom Film herrührende Rauschen hat seine Ursache im diskontinuierlichen Aufbau der fotografischen Schicht aus einzelnen Silberkörnern. Dadurch unterliegt die mittlere Transparenz längs der abgetasteten Tonspur kleinen, im aufgezeichneten Schallereignis ursprünglich nicht enthaltenen Schwankungen. Ganz allgemein ist diese Transparenzschwankung von der mittleren Transparenz einer Tonspur konstanter Schwärzung, ihrer flächenhaften Ausdehnung und der Größe der einzelnen Körner abhängig.

E. 2. 2. 4. Abtastvorgang Optischer Teil der Wiedergabe

Dem optischen Teil einer Wiedergabeeinrichtung obliegt die Aufgabe, die Tonspur zu durchleuchten. Die Wiedergabeoptik besteht demzufolge genau wie die Aufnahmeoptik aus einer Lichtquelle, dem Spalt und dem Objektiv. Dabei gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Methoden der Abtastung.

Bei der in Bild 214a dargestellten Anordnung wird ein beleuchteter Spalt durch einen (optischen) Kondensor auf der Tonspur des Filmes abgebildet und die sich dahinter je nach dem aufgezeichneten Schallereignis ergebenden Lichtschwankungen einer Fotozelle zugeleitet.

Bei der in Bild 214b gezeigten Optik wird dagegen durch die Abbildung einer Lichtquelle durch einen Kondensor auf dem Film eine relativ große Fläche ausgeleuchtet. Vom Objektiv wird diese Fläche dann auf einem Spalt abgebildet, der nur einen Teil des Lichtes für die Fotozelle ausblendet.

Die Größe der abgetasteten Fläche hängt in beiden Fällen von den Dimensionen des Spaltes ab. Die auf den Film bezogene Spaltbreite beträgt im allgemeinen etwa 30um, während die Spaltlänge der Tonspurbreite entspricht. Obwohl beide Ausführungen elektroakustisch gesehen gleichwertig sind, ist die erste Ausführung weit mehr verbreitet. Wichtig sind bei der Wiedergabe die richtige Spaltlage und gleichmäßige Spaltausleuchtung, da Abweichungen hiervon nicht nur, wie beim Magnettonverfahren, lineare Verzerrungen, sondern beim Transversalverfahren auch noch nichtlineare Verzerrungen verursachen.

Mögliche Verzerrungen

Die endliche Spaltbreite verursacht, genau wie beim Magnettonverfahren, aufgrund der dort abgeleiteten Spaltfunktion (Gleichung 70) lineare Verzerrungen. Bei der Wiedergabe hoher Frequenzen wird demzufolge bei allen Schriftarten ebenfalls ein zunehmender Abfall der Amplituden auftreten, der durch den Wiedergabeverstärker (Fotozellenverstärker) kompensiert werden muß.

Ein zur Filmkante schräg liegender Wiedergabespalt ruft bei der Intensitätsschrift ebenfalls nur lineare Verzerrungen hervor. Beim Transversalverfahren verursacht dagegen ein schräg gestellter Spalt nichtlineare Verzerrungen, die bereits bei kleinen Winkeln zu erheblichen Werten ansteigen können.

Eine ungleichmäßige Spaltausleuchtung, wie sie zum Beispiel durch eine nicht richtig ausgebildete Glühfadenwendel hervorgerufen werden kann, hat beim Intensitätsverfahren keine, beim Transversalverfahren dagegen ebenfalls nichtlineare Verzerrungen zu Folge. Das trifft auch dann zu, wenn durch eine seitliche Verschiebung des Spaltbildes ein Teil der Tonspur nicht abgetastet wird.

Fotoelektrische Umwandlung der Lichttonschrift

Die von der Wiedergabeoptik in Lichtschwankungen umgewandelten Transparenzschwankungen werden einer "Fotozelle" zugeführt, die diese in Stromschwankungen umsetzt.

Die Wirkungsweise der Fotozelle beruht darauf, daß bei einer Einwirkung von Licht auf eine in einem Vakuum oder im gasgefüllten Raum befindliche dünne Metallschicht aus dieser trägheitslos Elektronen herausgelöst werden. Die Elektronen machen den Raum zwischen dieser Metallschicht und einer zweiten Elektrode je nach der Größe des einwirkenden Lichtstromes mehr oder weniger stark leitend.

An Stelle von Fotozellen haben sich in zunehmendem Maße Halbleiter als fotoelektrische Wandler durchgesetzt. Bei den Fotodioden, die eine Vorspannung benötigen, fließt durch einen in Sperrichtung beanspruchten PN-Übergang nur ein sehr kleiner Sperrstrom. Er wird von Ladungsträgern gebildet, die thermisch durch das Aufbrechen von Elektronenpaarbindungen entstehen. Elektronenpaarbindungen können aber auch durch auftreffendes Licht getrennt werden. Dies läßt sich ausnutzen, wenn man die Sperrschicht des Halbleiters an seiner Oberfläche so anordnet, daß eine Lichtstrahlung in sie eindringen kann.

Im Gegensatz hierzu benötigen Fotoelemente keine Vorspannung. Bei Beleuchtung werden die Lichtquanten (Photonen) im Halbleiterkristall absorbiert. Die Energie der Photonen reicht aus, um z. B. im n-leitenden und p-leitenden Silizium freie positive Ladungen loszulösen.

Damit entsteht eine Spannung zwischen der n-leitenden und p-leitenden Schicht, die einen Strom durch einen äußeren Arbeitswiderstand zur Folge hat. Auf diese Weise kann auch mit Halbleitern Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt werden.

Die Empfindlichkeit der fotoelektrischen Wandler ist nicht bei allen Wellenlängen des Lichtes gleich. Das Maximum hängt bei den Fotozellen im wesentlichen vom Material der emittierenden Metallschicht ab. Wegen des großen Anteils langwelliger Strahlung im Spektrum des Tonlampenlichtes haben sich Cäsiumzellen besonders bewährt. Bei Fotozellen erreicht man Empfindlichkeiten zwischen 50 und 200 uA/Lumen. Für Halbleiterwandler wird als Ausgangsmaterial meist Germanium, Silizium oder Galliumarsenid verwendet. Das Maximum der Empfindlichkeit liegt bei Siliziumelementen im langwelligen roten Bereich der sichtbaren Strahlung, bei Germanium mehr im Infrarotbereich.

E. 2. 3. Einrichtungen für die Lichttonaufnahme

Im Gegensatz zum Magnetton gibt es auf dem Gebiet des Lichttons eine weit geringere Anzahl verschiedener Geräteausführungen. Die Einrichtungen bestehen meist aus zwei Teilen, nämlich dem eigentlichen Aufzeichnungsgerät und der zugehörigen Verstärkerausrüstung.

Bild 215 zeigt das Lichttonaufnahmegerät Unicord der Firma Siemens [304]. Zwischen den Filmkassetten befindet sich das lichtdicht abgeschlossene Filmlaufwerk. Links davon die Tonaufnahme-Optik. Das Verstärker- und Netzteil ist im unteren Teil des Gestelles enthalten, das Bedienfeld an der linken Seite angebracht.

Bild 216 zeigt die Arbeitsweise der Optik. Der Spalt 7 wird über das Mikroobjektiv 10 auf dem kontinuierlich laufenden Film 12 abgebildet und ergibt dort eine Spur, deren Breite der Spaltbildlänge entspricht. Um eine Doppelzackenschrift zu erzeugen, wird die Länge des Spaltbildes mit der aufzuzeichnenden Tonfrequenz moduliert. Hierzu wird die Zackenblende 3 über den Schwingspiegel des Lichthahnes 6 mit Hilfe der Lichthahnlinse 5 in der Spaltebene 7 abgebildet. Je nach Winkelstellung des Schwingspiegels verschiebt sich das Bild der Zackenblende auf dem Spalt und deckt ihn in der Länge mehr oder weniger ab. Gleichzeitig wird die Zackenblende 3 durch das dynamische System 4 proportional zur aufzunehmenden Amplitude verschoben. Dadurch erreicht man, daß die Lichttonspur in der Kopie und im Positiv zur Verminderung des Störgeräusches einen möglichst kleinen Anteil transparenter Stellen enthält (Bild 217).

Zur akustischen Kontrolle der Aufnahme wird mit dem dichroitischen Strahlenteiler 9 der gelbrote Lichtanteil aus dem Hauptstrahlengang ausgespiegelt und dem Fotoelement 14 zugeführt, an das ein Kontrollverstärker für das „Abhören hinter Licht" angeschlossen ist. Nur der blaue Lichtanteil gelangt über das Mikroobjektiv 10 auf den Film. Durch das kurzwellige Licht wird bei der Exposition Streulicht vermieden. Durch das Okular 17 können zur optischen Kontrolle über das schwenkbare Prisma 16 abwechselnd betrachtet werden:

I Spaltblende 7 mit dem Bild der Zackenblende zum Einstellen derselben,
II Tonschrift mit Hilfe des freischwingenden Spiegels 15,
III Filmspaltbild zum Scharf stellen des Mikroobjektives.

In Bild 217 sind die Tonschriften dargestellt, die mit dem beschriebenen Lichtsteuergerät erhalten werden können. Neben der normalen Negativaufzeichnung, die erst durch Kopieren des Tonnegatives ein positives Filmbild ergibt, kann auch mit einer besonderen Positivzackenblende bereits bei der Aufzeichnung auf dem Film ein positives Schriftbild erzeugt werden.

Kopien für die Massenproduktion

Da die Lichttonaufzeichnung gegenüber dem Magnetton unlöschbar und durch moderne Schnellkopierverfahren in Verbindung (zusammen) mit dem Bild (auf dem Filmmaterial) billiger herstellbar ist [305], wird dieselbe vielfach für die Massenproduktion von Super-8-Filmen mit audiovisuellen Programmen (AV) eingesetzt.

Das Bild wird meist in einem Durchlauf von einem 35mm- oder 16mm-Original durch Verkleinerung mit einer Vierfachoptik oder von einem Vierfach-Duplikat-Negativ im Kontaktverfahren kopiert. Als Positivträger findet z. B. ein 35mm breiter Film, auf dem vier Bildspuren nebeneinander gespeichert werden, Verwendung. Dieser 35mm-Film wird nach der fotochemischen Bearbeitung in vier 8mm breite Streifen zerschnitten (gesplittet).

Die Laufgeschwindigkeit des Super-8 Filmes beträgt ca. 10cm/s. Aus Gründen der zu erwartenden Lichtdiffusion in der fotografischen Schicht und aus der Problematik der Aufzeichnungsschärfe heraus kommt ein optisches Verkleinerungsverfahren für die Lichttonaufzeichnung nicht in Frage. Man muß deshalb ein entsprechendes Tonnegativ, z. B. mit vier Lichttonspuren, herstellen, das dann im Kontaktverfahren in einem Arbeitsgang mit der Kopierung der Bildinformation auf den Positivfilm übertragen werden kann.

Die Picot Maschine mit zwei Doppeloptiken

Aus diesem Grund verwendet Picot [306] zwei Doppeloptiken, von denen jede zwei Lichttonspuren schreibt. Aus Platzgründen sind die Optikpaare gegenüber der Aufzeichnungstonrolle um 180°, das heißt um einen halben Rollenumfang versetzt (Bild 218). Dabei werden rechts der Tonrolle die Spuren 1 und 3, links der Tonrolle die Spuren 2 und 4 aufgezeichnet. Die Versetzung beträgt 1/2 Sekunde.

In der Kopie liegen die Bildstreifen nebeneinander; die Tonversetzung muß deshalb beseitigt werden. Man verwendet daher beim Abspielen des Tones an der Magnettonmaschine zwei Abtastköpfe, die ebenfalls um 1/2 Sekunde zeitlich versetzt sind. Für die Lichttonaufzeichnung benötigt man allerdings dann zwei voneinander unabhängige Verstärkerzüge. Der zeitliche Versatz wird somit durch entsprechende Abtastung bereits ausgeglichen. In Bild 219 ist der Aufbau der Lichttonoptik von Picot im Prinzip gezeigt. Der von den Tonlampen S erzeugte Lichtstrom durchläuft zunächst die von den Kondensorlinsen C1 und C2 umschlossene Dreiecksblende CT, wird danach über ein Prisma P1 und über eine Abbildungslinse Ll auf den Galvanometerspiegel M geleitet. Von dort aus gelangt er über Prisma P2, Feldlinse L2 durch den Spalt und leuchtet über das Objektiv O das auf den Film projizierte Spaltbild aus. Die Dreiecksblende wird dabei in bekannter Weise durch das Objektiv L1 und über den Lichthahnspiegel auf dem Spalt F abgebildet. Das so erhaltene Spaltbild bei F entsteht seinerseits durch Projektion über das Objektiv O scharf auf dem Film.

Details der Justage der Picot Optiken

Die teilverspiegelte Scheibe C gestattet über die Okulare OM eine direkte Beobachtung des Spaltbildes auf dem Film. Zwischen der teildurchlässigen Scheibe C und den Okularen OM ist noch ein Stroboskopsystem ST eingefügt. Es besteht aus einem rotierenden Prisma, dessen Geschwindigkeit einstellbar ist. Rotiert das Prisma in einem ganzzahligen Verhältnis zur Modulationsfrequenz, so erscheint die Modulation im Okular wie eine weit auseinandergezogene stillstehende Schwingung. Auf diese Weise läßt sich die Symmetrie und die Maximalaussteuerung sehr genau justieren. Zur Verbesserung der Abbildungsschärfe wird hinter dem Tonlampenkondensor ein Blau-filter eingesetzt. Damit werden chromatische Fehler der abbildenden optischen Elemente vermieden und eine Belichtung der obersten lichtempfindlichen Schicht des Tonnegativmaterials mit wenig Streulicht bewirkt.

Verwechselungsgefahr der Begriffe

Ebenso wie die Magnettongeräte bedürfen auch die Lichttonapparaturen eines Aufsprech- und Wiedergabeverstärkers. Um Verwechslungen zu vermeiden, werden sie hier jedoch als Aufzeichnungs- und Fotozellenverstärker bezeichnet.

Der Aufzeichnungsverstärker

Der Aufzeichnungsverstärker hat die zur Beeinflussung des Lichtsteuerorgans notwendige Leistung aufzubringen. Es ist im allgemeinen ein Leistungsverstärker, an den jedoch bezüglich geringer nichtlinearer Verzerrungen hohe Ansprüche gestellt werden müssen. Um eine Zerstörung des Lichtsteuerorgans zu vermeiden, müssen außerdem Vorkehrungen zur Begrenzung des Tonfrequenzwechselstroms - sowohl der Leistung als auch des Frequenzbereiches - getroffen werden.

Zur Kompensation der bei der Aufzeichnung auftretenden Spaltverluste, der Verluste durch die Lichtdiffusion im Negativ und Positiv und der Kopierverluste erfährt die Ausgangsspannung der Verstärker eine entsprechende Vorentzerrung. In Tabelle 9 sind für verschiedene Filmformate und Laufgeschwindigkeiten Angaben über die gebräuchlichen Aufsprech- und Wiedergabeentzerrungen zu finden. Bei 8mm-Lichttonfilm ist trotz der geringen Bandgeschwindigkeit von 10,1 cm/s eine Linearisierung des Frequenzganges bis 5kHz möglich. Bei 35- und 16mm-Filmen liegen die Verhältnisse ungünstiger, da hier auf bestehende Normen und Geräte Rücksicht genommen werden muß.

Tabelle 9. Aufsprech- und Wiedergabeentzerrungen beim Lichttonverfahren

Filmformat Breite mm Laufgeschwin-digkeit cm/s Aufzeichnungs- spaltbreite um Aufsprech- entzerrung kHz/dB Wiedergabespalt- breite um Wiedergabe entzerrung kHz/dB  
35 47,5 7 8/+ 6 30 (DIN 15 566) 8/+ 4  
16 19,05 7 6/+ 8 15 (DIN 15 666) 6/+ 6  
8 10,15 2 5/+ 8 5 5/ + 8  

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Der Reinton- oder Klartonverstärker

Entsprechend dem im Abschnitt E.2.2.2 näher erläuterten Reintonverfahren wird in einem zweiten Verstärker, dem sogenannten Reinton- oder Klartonverstärker, ein Teil der Tonfrequenz in eine pulsierende Gleichspannung umgewandelt, deren zeitlicher Verlauf eine Umhüllende der aufzuzeichnenden Tonfrequenz ist.

Der Fotozellenverstärker

Analog dem Wiedergabeentzerrer hat auch der Fotozellenverstärker die Aufgabe, den von der Fotozelle abgegebenen Pegel zu verstärken und dabei erforderlichenfalls eine Entzerrung vorzunehmen, so daß die Ausgangsspannung im interessierenden Bereich frequenzunabhängig konstant bleibt.

Wird der Fotozellenverstärker in der Lichttonaufnahmeapparatur als Wiedergabeverstärker verwendet, bedingt dies eine Absenkung des Frequenzganges bei hohen Frequenzen um den gleichen Betrag, um den die Frequenzkurve im Aufzeichnungsverstärker zur Kompensation der Verluste angehoben wurde. Der Gesamtfrequenzgang der Lichttonapparatur, das heißt die Ausgangsspannung des Fotozellenverstärkers in Abhängigkeit von der Frequenz bei konstanter Eingangsspannung des Aufzeichnungsverstärkers, bleibt auf diese Weise in dem in Frage kommenden Frequenzbereich praktisch konstant, obwohl die Aufzeichnung auf dem Film mit der notwendigen Anhebung der hohen Frequenzen erfolgte.

Wird der Fotozellenverstärker als Wiedergabeverstärker für die Lichttonabtastung an Bandspielern und Projektoren verwendet, muß sein Frequenzgang bei hohen Frequenzen angehoben werden. Die Größe dieser Anhebung richtet sich nach den Spaltverlusten der Wiedergabeoptik und den Verlusten des zwischen der Fotozelle und dem Eingang des Wiedergabeverstärkers geschalteten Kabels. Erfahrungsgemäß beträgt die notwendige Anhebung etwa 3 bis 8dB.

Für beide Anwendungen kann in der Praxis der gleiche Verstärker verwendet werden, wenn er den Pegel entsprechend zu regeln und zu entzerren gestattet.

E. 2. 4. Einrichtungen für die Lichttonwiedergabe

Das in Bild 220 gezeigte Lichttongerät Europa ist ein Durchzugsgerät, das vorwiegend an Bandspielern oder Projektoren angebaut wird. Die Antriebsrolle (Nachwickelrolle) der genannten Geräte zieht den Film durch das Wiedergabegerät hindurch. Der Film passiert nach dem primärseitigen Antrieb - der beim Projektor durch die Schaltrolle des Malteserkreuzgetriebes gebildet wird - zunächst eine Bremsrolle mit einstellbarer Friktion, die eine Bremskraft auf den Filmstreifen ausübt, so daß er eine Schleife bildet.

Durch diese Schleife werden die vom Antrieb des Malteserkreuzgetriebes verursachten Stöße von der Abtaststelle ferngehalten. Der Film gelangt danach über zwei Laufrollen zur Tonrolle, die sich mit der Schwungmasse auf einer gemeinsamen Achse befindet. Die Umschlingung des Films um die Tonrolle beträgt etwa 200°, so daß ein Gleiten des Filmes auf dieser verhindert wird. Danach wird der Film über eine Umlenkrolle der Rolle des Filmzugreglers zugeleitet. Diese Rolle sitzt auf einem schwenkbaren Hebelarm, der durch eine Federkraft in die Endstellung gezogen wird. Im Betriebsfall übt er, entsprechend der Reibungskraft der Friktion, eine der Federkraft entgegen gerichtete Kraft auf den Filmzugregler aus. Durch eine "optimale" Einstellung der Federkraft und der Reibungskraft der Friktion nimmt der Filmzugregler eine mittlere Stellung ein. Die Federung hält Stöße von der Nachwickelrolle und auch von der Abtaststelle fern. Um Eigenschwingungen des Filmzugreglers zu vermeiden, ist - genau wie bei der beschriebenen Magnetfilmapparatur - ein Dämpfungsglied angebaut. Nach Verlassen des Filmzugreglers gelangt der Film zur Nachwickelrolle und danach zur Aufwicklung. Lichtweg und Strahlengang sind ebenfalls aus Bild 220 zu ersehen.

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