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Schaltungsanordnung für die Schallwiedergabe von verzerrten Scballaufzeichnungen.
Es ist bekannt, dass bei der elektrisehen Übertragung von Schall oder Musik mit oder ohne Draht gewisse Sehwierigkeiten sich aus dem Umstand ergeben, dass Töne niederer Frequenz (Schwingungszahl), dise auf das menschliche Ohr EindrÜcke von derselben Stärke hervorrufen wie Töne hoher Frequenz (Schwingungszahl), vielfach grössere Amplituden haben als die letzteren.
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Aufzeichnen des Schalls auf einem lichtempfindlichen Film die niedrigen Frequenzen gegenüber den mittleren und hohen so vorherrschen, dass, wenn die Amplituden der niedrigen Frequenzen bereits den verfügbaren Höchstwert in der Schallaufzeichnung erreicht hätten. die Amplituden der mittleren und hohen Frequenzen noch so klein wären.
dass im Verhältnis zu ihnen die Korngrössen in der lichtempfind- lichen Schichte des Films und die unvermeidlichen Fehler und Unreinheiten im Film selbst im Verhältnis zu den Schwankungen dieser Amplituden schon sehr in Betracht kommen und daher Verzerrungen bei der Wiedergabe des Schalls verursachen wurden.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, durch künstliche Mittel die Amplituden der niederen Frequenzen bei der Aufnahme derart zu schwächen, dass Töne mit derselben Lautstärke für das menschliche Ohr in der Schallaufzeichnung oder dem Phonogramm ohne Rücksieht auf ihre Frequenz im wesentlichen ein und dieselbe Amplitudengrösse erhalten, und diese Abschwächung bei der Wiedergabe durch die'Verwendung eines Lautsprechers oder ähnlichen Empfängers wieder auf- zuheben, der eine grössere Empfindlichkeit für die niederen Frequenzen als für die hohen besitzt.
Es wurde nun gefunden, dass der Ausgleich, der auf diese Weise erhalten werden kann, erstens
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und den hohen Frequenzen zulässt, die erforderlich ist, um einen vollkommenen Wiederausgleich der während der Aufnahme bewirkten Verzerrung zu erzielen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Schwierigkeiten durch die Verwertung der wohlbekannten Erscheinung überwunden, dass die Empfindlichkeit einer Selenzelle wächst, wenn die Frequenzen der die Zelle beeinflussenden Lichtschwankungen abnehmen.
Die Verzerrung oder Abschwächung der Amplituden der Töne niederer Frequenzen bei der Auf- naher des Schalls auf einem lichtempfindlichen Film wird in bekannter Weise im Gitterkreis eines Röhrenverstärkers dadurch bewirkt, dass ein Ohmscher Widerstand an den Gitterkreis (parallel zum Blockkondensator und Gitterwiderstand) gelegt und ein Kondensatormikrophon-oder irgendein anderes geeignetes Mikrophon in Reihe mit einem Kondensator zweckmässig mit im Verhältnis zu der des Mikrophons hohen Impedanz-in Reihe mit einer Gleichstromquelle in den Gitterkreis eingeschaltet wird.
Die Amplituden des Spannungsabfalles an diesem Ohmschen Widerstand sind infolge der Kapazität im Gitterkreis von den Frequenzen der Töne abhängig und werden um so mehr geschwächt je niedriger die Frequenz ist. Der Strom im Anodenkreis des Verstärkers schwankt im gleichen Verhältnis mit dieser Spannung und infolgedessen wird eine durch diesen Strom betätigte geeignete Aufzeichnungsvorriehtung
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verursachte Verzerrung ist wohlbekannt und sie soll nun gemäss der vorliegenden Erfindung während der Wiedergabe des Schalles durch die Verwertung der bekannten Eigenschaften der Selenzellen wieder aufgehoben werden.
Die Wiedergabe erfolgt mit Hilfe einer Selenzelle, die in bekannter Weise in den Gitterkreis eines Röhrenverstärkers in Reihe mit einer Gleichstromquelle eingeschaltet ist, und einer an den Gitterkreis (parallel zum Blockkondensator und Gitterwiderstand) gelegten Impedanz. Die Stromschwankungen im Selenzellenkreis, die durch die Beleuchtung der Zelle durch den an ihr vorbeibewegten durchsichtigen Film hindurch, auf dem sich die oben erwähnten verzerrte Schallaufzeichnung befindet, hervorgerufen werden, verursachen ein Schwanken des Spannungsabfalles an der erwähnten Impedanz, die aus einer Induktanz in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand besteht, so dass diese Spannung im Verhältnis der Amplituden besagter Stromschwankungen sich verändert und ausserdem wächst, wenn die Frequenz dieser Stromschwankungen abnimmt.
Es wurde nun gefunden, dass, wenner Wert der Induktanz und des Ohmschen Widerstandes im Selenzellenkreis gemäss der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Kapazität und dem Ohmsehen Widerstand im Übertragungskreis der oben erwähnten Aufzeiehnungsanordnung gewählt wird, die bei der Aufnahme bewirkte Verzerrung bei der Wiedergabe vollkommen wieder aufgehoben werden kann.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dient die folgende Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der Fig. 1 eine gewöhnliche Schallaufzeichnungsanordnung zeigt, bei der die Amplituden der Töne niederer Frequenzen während der Aufnahme geschwächt werden. Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Wiedergabe des Schalls gemäss der Erfindung, Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführung- formen'der Anordnung zur Wiedergabe des Schalles gemäss der Erfindung, Fig. 5 ein Diagramm zur Ver- ansehauliehung der Verzerrung, die während der Aufnahme, und der Gegenverzerrung, die während der Wiedergabe bewirkt wird, und Fig.. 6 ein vereinfachtes Schema der elektrischen Verbindungen der Fig. 4.
In Fig. 1 ist fein Film, auf dem der Schall in bekannter Weise mittels eines in den Gitterkreis eines Rolrenverstärkers eingeschalteten Mikrophons c aufgezeichnet wird. An Stelle des Kondensatormikrophons c kann auch irgendein anderes geeignetes Mikrophon in Reihe mit einem Kondensator verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Impedanz dieses Mikrophons klein ist im Verhältnis zu der des
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gelegte Ohmscher Widerstand und b ist eine in den Gitterkreis eingeschaltete Gleiehstromquelle.
Die das Mikrophon c beeinflussenden Töne werden in Stromschwankungen in dem aus dem Mikrophon e, dem Widerstand R und der Batterie b bestehenden Lokalstromkreis umgesetzt und die infolge dieser Stromschwankungen auftretenden Schwankungen des Spannungsabfalles am Widerstand R werden mittels des Verstärkers t verstärkt und betätigen in bekannter Weise eine geeignete Aufzeiehnungs- anordnung m im Anodenkreis a, z. B. einen Oszillographen, der auf dem Film f ein verzerrtes Schallbild (Phonogramm) p aufzeichnet, dessen Amplituden von den Amplituden der Töne und ausserdem noch von deren Frequenz abhängen.
Wenn das Kondensatormikrophon c durch einen Ton der Frequenz 00 beeinflusst wird, dann wird dieses Mikrophon c in Verbindung mit der Batterie b-oder wenn ein Mikrophon in Reihe mit einem Kondensator verwendet wird, dieses Mikrophon und der Kondensator in Verbindung mit der Batterie bals Generator wirken. Ist die elektromotorische Kraft desselben E und hat der Widerstand R im Ver- hältnis zum Gitter", -iderstand y einen kleinen Wert, so wird der in dem aus dem Mikrophon c in Reihe mit dem Widerstand R. bestehenden lokalen Kreise fliessende Strom i, wie bekannt, ausgedrückt durch :
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wo J die Impedanz dieses lokalen Kreises ist.
Ist die Kapazität des Kondensatormikrophons oder des oben erwähnten Kondensators in Reihe mit einem Mikrophon C, dann ist besagte Impedanz J gegeben durch :
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und infolgedessen wird der Strom i ausgedrückt durch :
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Der Abfall der Spannung e am Widerstand R beträgt :
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oder nach Einsetzen des Wertes von i :
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Die Verzerrung der Schallamplituden in der Schallaufzeichnung (Phonogramm) p, oder genauer der im Anodenkreise ader Aufnahmeanordnung erzeugten Stromschwankungen, wird sich daher in Über- einstimmung mit dem Ausdruck :
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ändern-und diese Verzerrung d ist durch die Kurve I der Fig. 5 gegeben.
In der in Fig. 2 veranschaulichten Wiedergabeanordnung wird der die verzerrte Schallaufzeichnung p tragende Film an einer (nicht gezeichneten) Lichtquelle vorbeibewegt, deren Strahlen durch die Schallaufzeichnung hindurch mittels einer Zylinderlinse i auf eine Selenzelle s geworfen werden. Diese Selenzelle ist in Reihe mit einer Batterie B und einem Blockkondensator k in den Gitterkreis eines Röhrenverstärkers T eingeschaltet. Eine Induktanz L ist an den Gitterkreis (parallel zum Bloekkondensator und Gitterwiderstand) angeschlossen.
Die elektrische Leitfähigkeit der durch die Sehallaufzeichnung y hindureh beleuchteten Selenzelle s verändert sich, wie bekannt, im gleichen Verhältnis mit den Amplituden der Schallaufzeichnung p und ausserdem noch im verkehrten Verhältnis mit der Frequenz der Schwankungen dieser Amplituden. Die Verzerrungen, die eine Folge der Trägheit der Selenzelle sind, werden gewöhnlich durch die Induktanz L aufgehoben, wie aus der brit. Patentschrift Nr. 221817 zu ersehen ist.
Nun ist aber die Schallaufzeichnung auf dem Film f eine verzerrte und daher würde, wenn nicht besondere Massnahmen getroffen werden würden, um diese Verzerrung wieder aufzuheben, ein in den Anodenkreis des Röhrenverstärkers T eingeschalteter Lautsprecher h den Schall verzerrt wiedergeben.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die bei der Aufnahme des Schalles bewirkten Vererrungen durch das Einschalten eines Ohmschen Widerstandes l'in Reihe mit der Induktanz L an den Gitterkreis (parallel zum Blockkondensator und Gitterwiderstand) aufgehoben. Dieser Widerstand r verhütet bei den niedrigen Frequenzen die Aufhebung der durch die Trägheit der Selenzelle verursachten Verzerrung und beeinflusst daher die Stromamplituden des Wiedergabestromes ;
und wenn dieser Widerstand entsprechend in Anhängigkeit einerseits von der Induktanz L und anderseits von der Kapazität C und dem Widerstand R im Übertragungskreis der Aufnahmeanordnung gewählt wird, ist es möglich, eine vollständige Aufhebung der bei der Aufnahme bewirkten Verzerrung zu erzielen, so dass der wiedergegebene Schall mit dem ursprünglichen vollkommen übereinstimmen wird.
Ist die an der Selenzelle s durch die Beleuchtung derselben hervorgerufene Spannung E', dann
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obenerwähnte Patentschrift).
Ist der Ohmsche Widerstand der Selenzelle s gleich p, dann wird die Impedanz z des aus Zelle s,
Induktanz L, Widerstand 1" und Batterie B bestehenden Lokalkreises ausgedrückt durch :
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Wenn der Gitterwiderstand x des Röhrenverstärkers T gross ist im Verhältnis zur Impedanz der t Induktanz L und des Widerstandes r, dann wird der Strom i'im Lokalstromkreis :
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Nun ist die Impedanz it der Induktanz L in Reihe mit dem Widerstand r :
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und der Spannungsabfall A e'an dieser Impedanz infolge des Stromes {
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in der Aufnahmeanordnung entgegenwirkt.
Die Verzerrung durch die Aufnahmeanordnung ist, wie oben ausgeführt, gegeben durch den Wert :
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und die Verzerrung durch die Wiedergabeanordnung durch den Wert :
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und daher, wenn :
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Aus dieser Formel ergibt sich, dass die Verzerrung der niederen Frequenzen bei der Aufnahme vollkommen wieder. aufgehoben werden kann bei der Wiedergabe durch geeignete Wahl der Grösse des Ohmsellen Widerstandes 'in Abhängigkeit einerseits von der Induktanz L in der Wiedergabeanordnnns : und anderseits der Kapazität 0 und des Ohmschen Widerstandes R in der Aufnahmeanordnung.
Bei der Wiedergabeanordnung der Fig. 2 ist die Selenzelle s in bekannter Weise unmittelbar in den Gitterstromkreis des Röhrenverstärkers T eingeschaltet. Diese Anordnung leidet unter dem Nachteil, dass, falls die die Selenzelle und den Verstärker miteinander verbindenden Leitungsdrähte 1 und, beträchtlichere Länge haben, diese infolge ihrer gegenseitigen Kapazität in Anbetracht des hohen Wertes des Ohmschen Widerstandes der Selenzelle und der Impedanz der Induktanz L eine beträchtliche Schwächung der Stromschwankungen-besonders der hohen Frequenzen-verursachen, die auf den Verstärker übertragen werden, wodurch dann Verzerrungen bei der Wiedergabe auftreten.
Ferner können bei beträchtlicher Länge der Drähte 1 und 2 infolge des hohen Wertes der Impedanz zwischen denselben äussere magnetische oder elektrische Felder, die z. B. von dem den Film treibenden Motor oder von dem die Selenzelle beleuchtenden elektrischen Bogen herrühren, sehr starke Störungen in der Wiedergabe herbeiführen. Diese Störungen und Verzerrungen wachsen mit der Grösse der Kapazität der zwei Leitungsdrähte gegen Erde und der Impedanz zwischen denselben.
Zur Vermeidung der Störungen und Verzerrungen infolge der Kapazität der Drähte 1 und 2 und der äusseren Felder kann die Selenzelle in den Primärkreis eines Transformators 0 (Fig. 3 und 4) eingeschaltet werden, dessen Primärwicklung L in Reihe mit dem Widerstand r, der Batterie B und der Selenzelle s geschaltet ist. Im Transformator 0 werden die im Selenzellenkreis hervorgerufenen Span-
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ursprünglichen Wert oder im wesentlichen auf diesen oder sogar auf einen höheren hinauftransformiert werden.
Wenn das Übersetzungsverhältnis des Transformators 0 beträchtlich ist, dann wird die Impedanz zwischen den Drähten 1 : und 2 klein sein und daher werden auch die allenfalls von äusseren Feldern verursachten Störungen nur klein sein, und ferner wird auch die gegenseitige Kapazität der Leiter 1 und. 2, selbst bei beträchtlicher Länge derselben, keinen wesentlichen Einfluss auf die Wiedergabe haben.
Wenn das Übersetzungsverhältnis des Transformators O gleich n ist und das des Transformators 0'gleich- dann wird der störende Einfluss der gegenseitigen Kapazität zwischen den zwei Leitern 1 und ; 2 im Ver-
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Um den Einfluss äusserer Streufelder auf die Wiedergabeanordnungen noch weiter herabzusetzen, können die Batterie B und der Widerstand r beim Verstärker T und dem zu ihm gehörenden Transformator 0'aufgestellt werden, wie die Fig. 4 zeigt, und die Selenzelle s und der Transformator 0 können ; änzlich in-einem Gehäuse aus leitendem Material oder zweckmässig in zwei einander umschliessenden Gehäusen aus Kupfer bzw. aus Eisen eingeschlossen werden.
In Fig. 4 sind die Batterie B und der Wider- itand f zwischen einem der beiden Leiter, nämlich dem Leiter 2, der je ein Ende jeder der Transformatorwicklungen Li'n, mund L2 untereinander verbindet, und der Erde eingeschaltet, über welch letztere der Stromkreis der Selenzelle geschlossen ist.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ist die Induktanz des Selenzellenkreises gleichwertig der Induktanz der zwei parallelgeschalteten Transformatorwicklungen Li und L2, weil diese durch die Wicklungen m und n induktiv miteinander verbunden sind. Aus Fig. 6, die ein vereinfachtes Scheme der Verbindungen der Fig. 4 zeigt, ist die Gleichwertigkeit der Verbindungen der Fig. 2 und der Fig. 4 klar zu ersehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung für die Schallwiedergabe durch Beleuchtung einer in einen elektrischen Kreis eingeschalteten Selenzelle durch ein an ihr vorbeibewegte verzerrtes Schallbild (Phonogramm) hindurch, in dem die Amplituden der Töne niederer Frequenzen im Verhältnis zu denen hoher Frequenzen geschwächt sind, welches Schallbild auf einem lichtempfindlichen Film durch Umwandlung des ursprüngichen Schalls in Stromschwankungen eines Kreises aufgezeichnet wurde, der eine Kapazität in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand enthält, in welchem die besagten Stromschwankungen einen Spannungsabfall erzeugen, der sich in Abhängigkeit von der Frequenz der Töne ändert und eine Aufzeichnungsvorrichtung entsprechend betätigt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Selenzellenkreis nebst der Zelle und der Stromquelle eine im Verhältnis zum Ohmschen Widerstand der Selenzelle kleine aus einer Induktanz in Reihe mit einem Ohmsehen Widerstand bestehende Impedanz enthält, an der sich die Amplitude des Spannungsabfalls, die durch die im Kreise der Selenzelle infolge der Beleuchtung derselben durch das Schallbild hindurch auftretenden Ströme entsteht, im gleichen Verhältnis mit der Amplitude der Schwankungen dieser Ströme und ausserdem noch in solcher Abhängigkeit von der Frequenz dieser Strom- ; schwankungen ändert, dass die Amplitude besagten Spannungsabfalls, die zur Betätigung der Schall- Medergabeeinrichtung dient, zunimmt, wenn die Frequenz abnimmt, und so die bei der Aufnahme der niederen Frequenzen bewirkte Verzerrung aufhebt.