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aus Heft 2 vom 20. Januar 1936 von Dipl.-Ing. Josef Mayer, D.K.G., Berlin-Lankwitz.
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Das in der Verstärkertechnik vielfach und mit Erfolg eingeführte Gegentaktprinzip läßt sich, wie im nachfolgenden gezeigt wird, auch bei der photographischen Aufzeichnung einer Tonschrift anwenden. Es bringt auf diesem Gebiete eine Reihe von Vorteilen, die insbesondere dann in Erscheinung treten, wenn es sich um eine Tonaufzeichnung durch Sprossenschrift handelt.

Dem Aussehen nach unterscheidet sich die Gegentaktsprossenschrift von der einfachen Sprossenschrift dadurch, daß zwei nebeneinanderliegende Tonspuren auf dem Film vorhanden sind, deren Aufzeichnung eine gegenphasige ist, d. h., wenn in der einen Tonspur die Schwärzung im Zunehmen begriffen ist, zeigt die der anderen Tonspur in demselben Zeitpunkt eine abnehmende Schwärzung und umgekehrt.

Die Abb. 1a zeigt eine solche Gegentaktsprossenschrift für eine sinusförmige Schwingung von 200 Hertz. Wie aus der Abbildung zu ersehen ist, liegt das Schwärzungsmaximum der einen Tonspur auf der gleichen Höhe des Filmstreifens wie das Schwärzungsminimum der anderen Tonspur, während die Schwärzung zwischen diesen Grenzwerten in den Tonspuren entgegengesetzt verläuft.

Der beiderseitige Schwärzungsverlauf kann also so definiert werden, daß in jeden Punkt der einen Tonspur das Schwärzungskorrelat der Tonschrift des entsprechenden Punktes der anderen Tonspur aufgezeichnet ist. Einen mit einer solchen Gegentakt-sprossenschrift hergestellten Filmstreifen zeigt die Abb. 1b. Bei diesem Streifen, der einer Musikaufnahme entnommen ist, kann man das gegenseitige Schwärzungsverhältnis besonders deutlich erkennen.

Zur Aufzeichnung einer Gegenaktsprossenschrift sind zwei Lichtsteuergeräte gleicher Helligkeit und Helligkeitszunahme erforderlich, die durch eine entgegengesetzte Lichtänderung die entgegengesetzten Schwärzungsänderungen der beiden Tonspuren hervorbringen.

Die aufzuzeichnenden Mikrophonströme müssen demnach die Lichtsteuergeräte im Gegentakt beeinflussen, d. h., wenn der Mikrophonstrom in dem einen Gerät eine Helligkeitszunahme veranlaßt, muß er gleichzeitig in dem anderen Gerät eine Helligkeitsabnahme hervorrufen und umgekehrt. Die gegenphasigen Helligkeitswechsel werden wie bei jedem Intensitätsverfahren durch eine optische Spalteinrichtung auf den Film aufgezeichnet, "wo" sie die zwei Tonreihen mit entgegengesetzter Schwärzungsänderung hervorbringen. Jede Tonspur wird also durch das ihr zugeordnete Lichtsteuergerät aufgeschrieben.

In Abb. 2 ist eine Aufnahmeanordnung des neuen Verfahrens schematisch dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus den beiden Lichtsteuergeräten L1 und L2, die der Einfachheit halber als Lampen
veränderlicher Lichtintensität angenommen werden, den Sammellinsen K1 und K2, die über die beiden Prismen P1 und P2 die in der Spaltblende B befindlichen Spaltöffnungen S1 und S2 ausleuchten.

Diese werden durch das Objektiv optisch verkleinert auf den Film F abgebildet. Die beiden Öffnungen besitzen gleiche Abmessungen und sind im Ruhestand gleichmäßig mit derselben Helligkeit ausgeleuchtet. Ihre optischen Abbildungen werden daher zwei Tonreihen mit derselben Ruheschwärzung aufzeichnen.
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Die elektrische Schaltung, die die gegenphasige Lichtänderung der beiden Lampen veranlaßt, ist in Abb. 3 gezeigt. Die beiden Lampen L1 und L2 sind in Parallelschaltung über einen Übertrager T an eine Gleichspannung angeschlossen, durch die jede Lampe eine Spannung erhält, die dem Ruhelicht bei der Aufnahme entspricht. Die Richtung der an den Lampen wirkenden Gleichspannung ist durch voll ausgezogene Pfeile angedeutet.

Die aufzuzeichnenden Wechselströme werden dem Uebertrager T zugeführt und erzeugen in der Sekundärwicklung desselben Wechselspannungen, die den an den Lampen wirkenden Gleichspannungen überlagert werden. Die Richtung der Momentanwerte dieser Wechselspannungen ist an den Lampen durch gestrichelte Pfeile angegeben.

Wie Abb. 3 zeigt, addieren sich Gleich- und Wechselspannung an der einen Lampe, während sie sich an der zweiten subtrahieren.

Dementsprechend nimmt die Lichtintensität der einen Lampe zu, die der anderen ab. Die folgende Halbwelle der Wechselspannung wirkt dann umgekehrt, so daß die Lampen in gegen-phasigen Lichtwechsel arbeiten. Dieses Prinzip der gegenphasigen Lichtbeeinflussung läßt sich sowohl für die selbstleuchtenden Lichtsteuergeräte (leuchtende Gasstrecken und Kathodenstrahloszillograph), als auch bei relaisartig arbeitenden Lichtsteuergeräten wie Kerrzellen, Lichtschleusen, Saitenoszillographen usw. anwenden. Die genannten Lichtsteuergeräte können daher alle zur Gegentakt-aufzeichnung Verwendung finden.

Die Wiedergabe einer Gegentaktsprossenschrift erfolgt in der Weise, daß die beiden Tonspuren in der üblichen Art durch einen gemeinsamen Lichtspalt durchleuchtet werden und das durch den Film fallende Licht durch eine hinter dem Film befindliche optische Anordnung in zwei Lichtbündel getrennt wird, wovon jedes nur die von einer Tonspur herrührenden Lichtänderungen weiterleitet.

Zwei Photozellen nehmen die getrennten Lichtbündel auf und erzeugen gegenphasige Wechselspannungen, die auf einen Gegentaktübertrager wirken, durch diesen phasenrichtig addiert und dann dem Wiedergabeverstärker zugeführt werden.

Die elektrische und optische Anordnung der Wiedergabe einer Gegentaktsprossenschrift ist in Abb. 4 schematisch dargestellt. L ist eine Lichtquelle, die über den Kondensor K den Spalt S ausleuchtet, der durch das Objektiv O auf dem Film F verkleinert abgebildet wird. Hinter dem Film F befindet sich eine Linse Llf die die beiden durchleuchteten Tonspuren getrennt voneinander in den beiden Prismen Pt und P<> abbildet. Diese führen die zwei Lichtbündel den Photozellen Zt und Zs zu. Jede Photozelle empfängt daher nur Lichtänderungen einer Tonspur. Die in den Photozellen auftretenden Wechselspannungen sind um 180° in der Phase verschoben und müssen deshalb wieder phasenrichtig zusammengesetzt werden bevor sie an den Wiedergabeverstärker gelangen.
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Wie die Abb. 4 erkennen läßt, wird die phasenrichtige Addition der Photozellenspannungen schaltungstechnisch dadurch erreicht, daß die Kathoden der Photozellen mit den Enden der Primärwicklung eines Übertragers T verbunden sind, während die beiden Anoden gemeinschaftlich über die Zellenbatterie B an die Mitte der Primärwicklung des Uebertragers angeschlossen sind.

Da sich die Spannungen am Gegentaktübertrager amplitudenmäßig addieren, erhält man am Eingang des Wiedergabeverstärkers Spannungsamplituden derselben Größe, wie sie eine normale einspurige Tonschrift ergibt, vorausgesetzt, daß die Einzelspuren der Gegentaktschrift die halbe Breite der Normalschrift besitzen und die beiden Verfahren unter den gleichen Bedingungen aufgenommen und entwickelt worden sind.

Die Vorteile, die eine Gegentakttonschrift nach dem Intensitätsverfahren bringt, liegen darin, daß die Arbeitsbedingungen beim Entwicklungs- und Kopierprozeß nicht mehr an die engen Grenzen gebunden sind, wie sie einspurige Tonschrift verlangt. Das bedeutet eine Erweiterung des verzerrungsfreien Bereiches innerhalb des Kopierprozesses und damit eine reinere Tonwiedergabe, Weitere Vorteile sind die Erhöhung der Lautstärke und des Lautstärkenumfanges.

Eine verzerrungsfreie Wiedergabe ist bekanntlich bei der einspurigen Sprossenschrift nur dann möglich, wenn eine Tonkopie verwendet wird, deren Kopieschwärzungskurve geradlinig ist und die unter einem Gammawert von yK= 1 verläuft. Das heißt, der Kopierprozeß ist bei der Sprossenschrift an die Einhaltung ganz bestimmter Bedingungen in bezug auf Steilheit und Schwärzung von Tonaufnahme- und Tonwiedergabefilm gebunden.

Wesentlich günstiger liegen die Verhältnisse bei der Gegentaktsprossenschrift. Diese gestattet eine weit geringere Ruheschwärzung und steiler entwickelte Kopien. Dies hat zur Folge, daß die Einzelspur der Gegentaktschrift genau dieselben Verzerrungen zeigt, wie sie die einfache Sprossenschrift unter diesen abnormalen Kopierverhältnissen geben würde, jedoch werden die Verzerrungen durch die Gegentaktwirkung kompensiert bzw. auf ein derart geringes Maß verkleinert, daß der Klirrfaktor das in der Praxis zugelassene Maß nicht überschreitet.

In welchem Maße diese Entzerrung ausgeglichen werden kann, soll an einem Beispiel erläutert werden. Eine sinusförmige Schwingung sei durch eine Gegentaktsprossenschrift mit einer Aussteuerung von 1 :8 aufgezeichnet und die Kopie zu einem 7Kss*lf5 und einer Ruheschwärzung von SRK = 0,21 entwickelt worden. Die Einzeltonspuren weisen bei diesem Kopierprozeß Verzerrungen auf, die in der Größenordnung von 40% liegen. Die Wiedergabe einer Einzeltonschrift wäre also überhaupt unbrauchbar. Selbst bei einer normalen Ruheschwärzung von 0,5 bis 0,6 würde die einspurige Schrift bei der Steilheit von 1,5 bereits starke Verzerrungen der großen Tonamplituden aufweisen.

Wird das Gegentaktprinzip angewendet, dann sind bei den vorhin angegebenen Kopierverhältnissen (SRK=:0,21 und yK=l,5) die Verzerrungen bei der Wiedergabe nur etwa 5%, also innerhalb der noch zulässigen Grenze. Dabei ist die Lautstärke und der Lautstärkenumfang auf etwa das Doppelte einer gleichwertigen einspurigen Sprossenschrift gestiegen.

Besonders anschaulich ist die entzerrende Wirkung des Gegentaktverfahrens aus der Abb. 5 ersichtlich. Die dort gezeigten Kurven sind dem Tonstreifen entnommen, der in obigem Beispiel angeführt wurde. Die Kopie besitzt wie oben die Werte SRK = 0f21 und yk = 1,5. Die in der Abbildung gezeigten Kurven wurden dadurch erhalten, daß der Filmstreifen mit einer Gegentaktwiedergabeappara-tur abgespielt und die dem Photozellenverstärker zugeführte Wechselspannung mittels eines Kathoden-strahloszillographen untersucht wurde. Die beiden linken Kurven wurden erhalten, indem jede Tonspur einzeln für sich allein durchleuchtet und wiedergegeben wurde.

Diese Kurven entsprechen den Wechselspannungen, wie sie die jeweilige Photozelle an den Eingang des Verstärkers abgibt. Sie sind ein Maß für den Transparenzverlauf der auf jeder Tonspur aufgezeichneten Sinusschwingung. Die Verzerrung der einen Halbwelle verursacht durch die geringe Ruheschwärzung und den krummlinigen Verlauf im oberen Teil der Kopiertransparenzkurve, ist, wie aus der Abbildung ersichtlich, so stark, daß die Transparenz bis an die Schleiergrenze heranreicht und zum Teil auch auf dieser verläuft. Die rechte Kurve zeigt das oszillographische Bild der durch die Gegentaktschaltung entzerrten Wechselspannung am Eingang des Wiedergabeverstärkers, wie sie durch das Zusammenwirken beider Tonspuren hervorgebracht worden ist.

Diese Kurve wurde erhalten indem beide Spuren gemeinsam durchleuchtet und mit dem Gegentaktwiedergabe-apparat wiedergegeben wurden, wobei wieder die an den Eingang des Verstärkers abgegebene Spannung untersucht wurde. Die Spannungsamplituden beider Photozellen werden dabei phasenrichtig addiert, so daß an den Verstärker die doppelte Amplitude der Einzelspur abgegeben wird. Die Kurve zeigt keine merkbaren Verzerrungen mehr und besitzt wieder den sinusförmigen Charakter der Aufnahmeschwingung.
Abb. 5
Wird die im vorangehenden Beispiel angeführte Tonaufzeichnung zu einer geringeren Steilheit entwickelt oder die Ruheschwärzung größer gemacht, dann liegen die Verhältnisse noch günstiger und die Verzerrungen sind selbst bei großen Aussteuerungen fast ganz aufgehoben. Im allgemeinen wird man die in dem Beispiel angegebenen Kopierwerte kaum anwenden, insbesondere wird man aus technischen Gründen die Steilheit nicht größer als 1,2 bis 1,3 und die Ruheschwärzung zwischen 0,25 bis 0,3 wählen. Für diese Fälle ist die Vergrößerung der Lautstärke und des Lautstärkenumfanges noch so groß, daß die Vorteile des Verfahrens in vollem Maße zur Geltung kommen.

Neben diesen Verbesserungen bietet das Gegentaktverfahren aber auch den Vorteil einer reineren Tonwiedergabe, als sie eine zu denselben Bedingungen entwickelte einspurige Sprossenschrift geben würde. Bei dieser wird nämlich die Ruheschwärzung in der Praxis meist etwas tiefer angenommen, als es der absoluten Verzerrungsfreiheit entsprechen würde. Man erhält dann eine größere Lautstärke, die allerdings schon zu Verzerrungen neigt. Ein weiterer Vorteil des Gegentaktverfahrens ist die Erhöhung der Betriebssicherheit bei Aufnahme und Entwicklung, weil Aenderungen der Intensität des Aufnahmespaltes sowie solche in Entwicklungszeit tind Kopierlicht nicht mehr so leicht zu Fehlern Anlaß geben wie bei der einfachen Sprossenschrift.

Besonders vorteilhaft wirkt die Gegentaktschrift in Verbindung mit einem Reintonverfahren, da in diesem Falle eine nochmalige Erhöhung des Lautstärkenumfanges möglich wird. Das Reintonverfahren erhöht bekanntlich den Lautstärkenumfang durch Erweiterung nach unten. Das Gegentaktverfahren gestattet infolge der kleinen Ruheschwärzung auch eine Erhöhung des Lautstärkenumfanges nach oben, also gegen die größeren Schwärzungen hin und kompensiert deshalb einen Mangel des Reintonverfahrens.
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• Anmerkung : Dieser Artikel soll nur zeigen, wie viel man damals über solche Themen schreiben kann. Auf die Hälfte gekürzt würden das die meisten Leser immer noch verstehen.

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