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Verfahren zum Synchronisieren eines Bildfilmes mit einem Magnettonband
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren eines Bildfilmes mit einem
Magnettonband, das während der Wiedergabe des vorher aufgenommenen Bildfilmes mit
einer Tonaufzeichnung versehen wird unter Verwendung von Pilotimpulsen und bei dem
bei der gemeinsamen Bild- und Tonwiedergabe die Pilotimpulse zur Steuerung der synchronen
Bewegung des Bildfilmes mit der des Tonbandes verwendet werden.
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Bei der Herstellung von Tonfilmen werden Bild und Ton vielfach getrennt
voneinander aufgenommen, und zwar das Bild auf einem Bildfilm und der Ton z. B.
auf einem Tonband. Wird der Ton nachträglich nicht auf eine besondere Spur des Bildfilmes
optisch oder magnetisch überkopiert, sondern auf dem Tonband belassen, so muß bei
der Wiedergabe für eine genaue Synchronisation der beiden getrennt laufenden Trägerstreifen
für Bild und Ton gesorgt werden. Bei ungleich schnellem Ablauf der beiden Streifen
entsteht eine zeitliche Distanz zwischen dem jeweils projizierten Bild und dem zugehörigen
Ton, welche mit zunehmender Laufzeit sich dauernd vergrößern kann.
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Es ist bekannt, den synchronen Lauf von Filmprojektor und Tonbandgerät
mittels einer elektromechanischen Gleichlaufsteuerung zu erzeugen. Hierbei wird
das Tonband mit konstanter Geschwindigkeit von dem Magnettonbandgerät angetrieben.
Nach dem Passieren des Tonkopfes durchläuft das Band den Tonkoppler und wird danach
aufgewickelt. In dem Tonkoppler erfolgt ein Längenvergleich zwischen Bildfilm und
Tonband. Hierzu wird von dem Motor des Projektors eine biegsame Welle angetrieben,
an deren Ende eine kleinere Rolle sitzt, welche das Tonband gegen eine größere Gummiandruckrolle
drückt.
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Zwischen der Rolle und dem Tonbandgerät bildet das Tonband eine Schlaufe,
welche entsprechend ihrer jeweiligen Größe einen elektrischen Widerstand beeinflußt.
Durch die Änderung dieses Widerstandes, der dem Projektormotor vorgeschaltet ist,
wird die Geschwindigkeit des Bildfilmes beeinflußt. Die Schlaufe vergrößert sich,
wenn die Geschwindigkeit des Tonbandes größer wird als die des Bildfilmes. Dadurch
wird der Widerstand verändert bzw. die Drehzahl des Projektormotors so lange erhöht,
bis die Bandgeschwindigkeit im Magnettonbandgerät und die Umfangsgeschwindigkeit
an der Gummiandruckrolle wieder gleich geworden sind. Wird die Bandschlaufe verkürzt,
so wird umgekehrt der Widerstand in der Weise verstellt, daß der Projektormotor
langsamer läuft. In beiden Fällen bleibt die Tonbandgeschwindigkeit konstant. Der
eigentliche Längen- bzw. Geschwindigkeitsvergleich findet also am Umfang der kleineren
Rolle statt. Daher muß der Umfang dieser Wellenrolle bei der Aufnahme und bei der
Wiedergabe gleich groß sein, und es sind nur sehr geringe Durchmessertoleranzen
zulässig. Andernfalls beginnt während der Wiedergabe ein allmähliches Auswandern
des vorherigen Synchronlaufes. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich durch die
Forderung, daß zwischen dem Tonband und der Wellenrolle kein Schlupf auftreten darf,
das Tonband also mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Umfang der Wellenrolle
bewegt wird. Außerdem darf das Tonband sich nicht infolge einer Dehnung oder Schrumpftang
in seiner Länge ändern.
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Bei der elektromechanischen Gleichlaufsteuerung bestimmt also die
Tonbandgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Bildfilmes; die Regelung über den
Widerstand wirkt nur auf den Projektormotor.
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Bei dem bekannten Verfahren zur Synchronisierung mittels rotierender
Kontakte betätigt das Tonband über einen Exzenter einen umlaufenden Kontakt, der
durch die Rolle eines von dem Tonband angetriebenen Tonkopplers bewegt wird. Hierdurch
wird bewirkt, daß je abgelaufene Längeneinheit des Tonbandes eine konstante Anzahl
von Öffnungen und Schließungen des Kontaktes erfolgt. In ähnlicher Weise befindet
sich am Projektor ein Kontakt, der über einen gleichartigen Exzenter vom Projektormotor
angetrieben wird. Läuft der Film mit der gewünschten Geschwindigkeit, z. B. mit
16 Bildern je Sekunde, so entspricht die Schaltfrequenz des Kontaktes im Projektor
der Schaltfrequenz des Kontaktes im Tonkoppler. Infolge ihrer Schaltung bewirken
die beiden hintereinander geschalteten Kontakte, daß ein im Projektormotor vorgeschalteter
Widerstand periodisch geöffnet und geschlossen wird. Die Filmgeschwindigkeit wird
also dauernd beschleunigt und verzögert.
Da die beiden Exzenter
im Tonkoppler und im Projektor gegenseitig versetzt sind, ergibt sich als resultierender
Schaltvorgang beim Gleichlauf der beiden Exzenter eine Verdoppelung der Schaltfrequenz
gegenüber der Frequenz der Kontakte. Ändert sich die Schaltphase des Kontaktes im
Projektor infolge einer unterschiedlichen Laufgeschwindigkeit von Tonband und Film,
z. B. durch eine Veränderung der Filmgeschwindigkeit, so wird das Verhältnis der
Ein- und Ausschaltzeiten des dem Projektormotor vorgeschalteten Widerstandes verschoben.
Die Größe dieser Schaltphasenverschiebung ist ein direktes Maß für die Abweichung
der Filmgeschwindigkeit vom Sollwert. In gleicher Weise würde sich eine relative
Geschwindigkeitsänderung des Tonbandes gegenüber dem Film auswirken. In beiden Fällen
arbeitet der Regehnechanismus so, daß durch Vergrößerung oder Verkleinerung der
Einschaltzeiten der beiden Kontakte die mittlere Filmgeschwindigkeit der des Tonbandes
angeglichen wird.
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Demnach wird die Filmgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit des Tonbandes
gesteuert. Sie ist also der Geschwindigkeit des Tonbandes proportional. Der Gleichlauf
arbeitet aber auch bei diesem Verfahren nur dann genau, wenn zwischen demTonband
und der Rolle des Tonkopplers kein Schlupf besteht und wenn das Tonband seine Länge
nicht ändert. Ferner muß der Durchmesser der Rolle des Tonkopplers genau eingehalten
werden, da der Längenvergleich durch Abwicklung des Tonbandes am Umfang der Rolle
des Tonkopplers durchgeführt wird.
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Bei einer Vorführung werden Tonband und Film noch dann als gleichlaufend,
d. h. synchron, angesehen, wenn der Unterschied zwischen Bild und dem zugehörigen
Ton nicht größer als 0,2 Sekunden ist. Die hierzu nötige Mindesttoleranz der Rolle
ergibt sich aus der folgenden Rechnung: Es sei eine Tonkopplerrolle mit einem Radius
r = 20 mm vorhanden. Die Laufzeit des Filmes betrage 1.5 Minuten = 900 Sekunden.
Fordert man zwischen Aufnahme und Wiedergabe der synchronen Bänder einen absoluten
Zeitfehler J t von höchstens 0,2 Sekunden, so ergibt sich für die Radiustoleranz,
r ein Wert von
Durch eine Radiustoleranz der Rolle zwischen Aufnahme und Wiedergabe vergrößert
sich der absolute Zeitfehler des Synchronlaufes, und zwar linear mit der Laufzeit
des Filmes. Nimmt man eine Laufdauer des Filmes von 15 Minuten und eine Radiustoleranz
der Rolle von 0,1 mm an, so ergibt sich nach der obengenannten Gleichung ein Zeitfehler
zwischen Bild und zugehörigem Ton von 4,5 Sekunden, also ein untragbarer Wert.
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Beim Längenvergleichsverfahren hängt daher die Wiederholbarkeit des
Synchronlaufes vor allem davon ab, daß zur Aufnahme und Wiedergabe der gleiche Tonkoppler
bzw. die gleiche Rolle verwendet wird, bzw. daß der Umfang der Tonkopplerrolle unverändert
bleibt. So könnte eine, wenn auch geringe Änderung schon durch Korrosionsangriff
erfolgen. Als zweite Bedingung muß die Konstanz der Tonbandlänge gefordert werden,
da sie ebenfalls direkt in den Zeitfehler des Synchronlaufes eingeht.
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Bekannt ist auch das Pilottonverfahren, um bei der Aufnahme und Wiedergabe
einen Synchronlauf von Film- und Tonband zu erreichen. Hierbei wird an den Mo:o-
der Aufnahmekamera ein Pilottongeber angebaut und mit dem Filmtransport mechanisch
gekoppelt. Er erzeugt in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Filmes Impulse
mit einer Frequenz von z. B. 50 oder 100 Hz. Diese Impulse werden auf dem Tonband
zusätzlich zur Tonspur aufgezeichnet. Sie sind also dem Filmablauf svnchron und
bilden damit gewissermaßen eine magnetische Perforation. Im allgemeinen wird der
Pilotton in der Mitte der Tonspur aufgezeichnet, und zwar in Quermodulation, d.
h. senkrecht zur Tonmodulation; daher stören sich beide Aufzeichnungen bei der Wiedergabe
nicht.
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Dieser Pilotton dient bei der Wiedergabe nach Verstärkung zum Antrieb
bzw. zur Regelung der Laufgeschwindigkeit des Films. Da der Steuerton auf dem Tonband
aufgezeichnet wird, können Schlupf oder Dehnungen und Schrumpfungen des Tonbandes
den synchronen Lauf von Film und Tonband nicht beeinflussen.
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Nachteilig bei diesem Verfahren ist der große mechanische und elektrische
Aufwand. Außerdem ist es unmöglich, bei der Nachvertonung eine Raffung oder Dehnung
der Filmgeschwindigkeit vorzunehmen und diese dem Ton anzupassen.
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Bekannt ist es auch, während der Nachvertonung eines Bildfilmes auf
dem Tonband Steuerimpulse in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Bildfilmes
aufzuzeichnen und dieseAufzeichnungen bei erneuter Wiedergabe des Bildfilmes zur
Steuerung der synchronen Bewegung des Bildfilmes mit der des Tonbandes zu verwenden.
Dieses Verfahren setzt aber voraus, daß das Bildwiedergabegerät sich in einem technisch
erreichbaren Rahmen im Gleichlauf befindet. Eine Anpassung ungleich langer Bild-
und Tonaufnahmen aneinander ist mit Hilfe dieses Verfahrens nicht möglich.
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Es war die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, um
beim Nachvertonen von Bildfilmen Film- und Bildszenen ungleicher Länge einander
anpassen zu können. Eine in ihrer Länge vorgegebene Tonaufnahme sollte dadurch auf
einer bestimmten Filmlänge untergebracht werden. Auf diese Weise sollte eine Filmszene
zeitlich komprimiert oder gedehnt werden, wobei diese Vorgänge willkürlich beim
Synchronisieren an der gewünschten Stelle auszulösen waren.
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Außerdem sollte sich eine Längenänderung des Magnetbandes nicht nachteilig
auf die Synchronisation auswirken können, und es sollten die übrigen Nachteile der
besprochenen Verfahren vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Synchronisieren eines Bildfilmes
mit einem Magnettonband ist dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotimpulse in Abhängigkeit
von der von Hand zu dem Ton passend geregelten Geschwindigkeit des Bildfilmes auf
dem mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Tonband mit einem Dia-Steuergerät aufgezeichnet
werden.
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Die Pilotimpulse werden mit Hilfe einer Trägerfrequenz aufgezeichnet.
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Die Vorrichtung zum Synchronisieren eines Bildfilmes mit einem Magnettonband
ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslösung der Pilotimpulse im Dia-Steuergerät
ein zur Gleichlaufkontrolle benötigter Kontakt im Projektor angeordnet ist.
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Das Verfahren zur Synchronisation nach der Erfindung arbeitet mit
einer relativ niedrigen Pilotimpulsfrequenz von etwa 1,5 Hz und verwendet ein Normaldiasteuergerät
zur
trägerfrequenten Aufzeichnung der Steuerimpulse. Die Trägerfrequenz beträgt hierbei
je nach dem verwendeten Dia-Steuergerät 100 oder 1000 Hz. Der wesentliche
Unterschied gegenüber der Pilottonaufzeichnung liegt darin, daß die Pilotimpulse
nicht von einer festen Frequenz, z. B. aus dem Netz, abgeleitet werden, sondern
von dem Filmantrieb im Projektor erzeugt werden.
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In F i g. 1 ist beispielsweise eine Schaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens schematisch dargestellt. Die Schaltung zeigt die Anordnung und Verbindung
der einzelnen Geräte bei der Nachvertonung, d. h. bei der Synchronisation eines
vorhandenen Bildfilmes mit einem zugehörigen Tonband. Als handelsübliche Geräte
werden ein Projektor 1, ein Tonkoppler 2 und ein Dia-Steuergerät 3 benutzt. Ein
Kontakt 4 im Tonkoppler 2 steuert die Aufnahme der Pilotimpulse in dieser
Schaltstellung (= Aufnahme). Hierbei läuft der Projektor 1 frei, d. h., die Geschwindigkeit
des Filmes, der im Projektor 1 durch den Projektormotor 5 angetrieben wird, kann
mittels eines Zentrifugalreglers 6 am Projektor 1 auf den gewünschten Wert eingestellt
werden. In der erwähnten Weise steuert der Kontakt 4 entsprechend der Filmgeschwindigkeit
die Pilotimpulsfrequenz. Die Pilotimpulse werden mittels des Dia-Steuergerätes 3
auf einer Halbspur 7 eines Tonbandes 8 aufgezeichnet. Das Tonband 8 trägt außerdem
noch die Tonspur 9 (F i g. 1 a ). Durch die Aufzeichnung der Pilotimpulse ist der
Ablauf des Filmes magnetisch auf dem Tonband festgehalten. Es ist auf diese Weise
auch möglich, während des Filmablaufes gewünschte Filmgeschwindigkeiten, die vom
Sollwert (z. B. 16 Bilder je Sekunde) abweichen, zur Kompression oder Dehnung von
Szenen auf dem Tonband festzuhalten (Zeitlupe oder Zeitraffung). Bei allen weiteren
Wiedergaben des Filmes wird die Filmgeschwindigkeit von den Impulsen auf dem Tonband
gesteuert.
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Die Wiedergabe erfolgt so, daß das Dia-Steuergerät 3 die vom Tonband
8 kommenden Impulse als Schaltvorgang eines Relais 10 im Tonkoppler 2 umformt. Diese
Schaltvorgänge halten die Synchronität unter Mitwirkung des Kontaktes 4 sowie eines
im Tonkoppler 2 befindlichen Kontaktes 11 aufrecht. Der Vorgang entspricht also
dem Verfahren mit Hilfe von rotierenden Kontakten.
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Eine besondere Eigenschaft des Pilotimpulsprinzips nach der Erfindung
liegt darin, daß die Folgefrequenz der Steuerimpulse entsprechend der willkürlich
gewählten, jeweils von der Szene abhängigen Filmgeschwindigkeit veränderbar ist.
Hierdurch ergibt sich bei der Nachvertonung die Möglichkeit, bereits aufgenommene
Tonbänder zeitlich auf einen fertig geschnittenen Film abzustimmen.
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Die in der F i g. 1 bezeichnete Schaltstellung der Kontakte 4 und
11 gilt für den Ruhezustand der Anlage. Bei auf »Aufnahme« geschaltetem Dia-Steuergerät
3 wird eine in der unteren Halbspur des Tonbandes vorhandene Aufzeichnung gelöscht,
während zu einem beliebigen Zeitpunkt der mit einer Startmarke versehene Film durch
eine Starttaste 12 in Bewegung gesetzt wird. Nach Loslassen der Starttaste 12 bleibt
die elektrische Verbindung zwischen Netz 22 und Projektor 1 durch einen Kontakt
13 im Startrelais 14 bestehen.
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Bei laufendem Film werden dann über die Leitungen 15 und 16 die Pilotimpulse
auf das Tonband 8 getastet. Wird die Filmgeschwindigkeit vergrößert oder verkleinert,
so gelangen in der Zeiteinheit entsprechend mehr oder weniger Pilotimpulse auf das
Tonband. Während der Aufnahme dieser Steuerimpulse kann, wie oben beschrieben, die
Drehzahl des Projektormotors 5 noch von Hand mit Hilfe eines Zentrifugalreglers
6 geändert werden, um die Länge der Szenen dem Ton anzupassen.
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Nach dem Rückspulen von Film- und Tonband wird die Anlage auf »Wiedergabe«
geschaltet und der mit einer Startmarke versehene Film in den Projektor 1 eingelegt.
Der Kontakt 4 läßt sich mit Hilfe einer mechanischen Koppelung in eine optisch gekennzeichnete
definierte Lage bringen. Nachdem im Tonkoppler 2 ein Netzhauptschalter 17 eingelegt
ist, startet das Tonband durch den ersten Pilotimpuls über den Kontakt 18 des im
Dia-Steuergerät 3 eingebauten Pilotrelais 19 und über den Kontakt
20 des Projektors 1. Die elektrische Verbindung zwischen Netz 22 und Projektormotor
5 bleibt während der Dauer der Aufführung wieder über den Kontakt 13 bestehen. Gleichzeitig
wird der Kontakt 11 umgelegt, wodurch die Drehzahl des Projektmotors 5 über den
Widerstand 11 erhöht wird.
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Das Wechselspiel der Kontakte 4 und 11 läuft dabei so, wie es bereits
bei der Beschreibung des Verfahrens der rotierenden Kontakte angeführt wurde. Der
Motor wird dabei ständig beschleunigt und verzögert; gleichzeitig wird dieser Vorgang
relativ zum ablaufenden Tonband mit Hilfe des Kontaktes 4 kontrolliert. Der Zentrifugalregler
6 ist bei der Wiedergabe unwirksam, so daß die Regelung ungestört arbeiten kann.
Wird bei der Aufnahme der Pilotimpulse die Filmgeschwindigkeit beispielsweise innerhalb
einer Szene erhöht, so sind an dieser Stelle des Tonbandes die Pilotimpulse in engerer
Reihenfolge aufgezeichnet, d. h. die Pilotimpulsfrequenz ist entsprechend größer.
Bei der Wiedergabe wird an dieser Stelle der Projektormötor 5 so lange beschleunigt,
bis zwischen den Kontakten 4 und 11 Frequenzgleichheit besteht. Diese Abweichung
von der Nenndrehzahl bedingt eine Verschiebung der Schließungs- und öffnungszeiten
T 1 und T 2 der Kontaktschaltung nach F i g. 2. Das Diagramm der Kontaktzeiten
T 1 und T 2
ist in F i g. 2 dargestellt. Bei günstiger elektrischer
Dimensionierung des Regelkreises können gegenüber der Sollgeschwindigkeit des Filmes
Abweichungen von ±50% eingestellt werden, ohne daß der Synchronlauf außer Tritt
fällt. Man kann also ohne Schwierigkeit Szenen raffen oder dehnen.
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Der genaue Synchronlauf zwischen Film- und Tonband erfordert einen
gleichbleibenden Abstand zwischen Tonkopf des Tonbandgerätes und Pilotkopf des Dia-Steuergerätes.
Eine Verschiebung dieser Entfernung um den Weg X ergäbe bei einer Bandgeschwindigkeit
V eine Bildtonversetzung von der Zeit t =
Unter Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung können mit Tonband vertonte Filme
auch von fremden Geräten vorgeführt werden, wenn diese das gleiche Synchronisationsprinzip
verwenden und der Abstand zwischen Pilotkopf und Tonkopf der gleiche ist wie bei
der Aufnahme.
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Die Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung sind folgende: 1. Die
Synchronität bleibt über beliebige Filmlängen erhalten, da kein Längenvergleich
vorgenommen wird und damit keine sich summierenden
Fehler entstehen
können. Die bekannten Längenvergleichsverfahren bieten diesen Vorteil nicht.
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Das neue Verfahren weist als weiteren Vorzug die Möglichkeit auf,
eine Filmszene zeitlich zu komprimieren oder zu dehnen, wobei diese Vorgänge willkürlich
beim Synchronisierungsvorgang an den gewünschten Stellen ausgelöst werden; sie kehren
bei jeder Wiedergabe an den gleichen Stellen wieder. Diese Möglichkeit ist beim
Längenvergleichsverfahren nicht gegeben. Der erwähnte Vorteil ist deswegen besonders
wichtig, weil er es ermöglicht, eine zeitlich vorgegebene Tonaufnahme auf einer
bestimmten Filmlänge unterzubringen.
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Das Tonband kann vollsynchron kopiert werden durch normales Überspielen
mit Hilfe von zwei Tonbandgeräten. Die auf der Separatspur des Tonbandes aufgebrachten
Pilotimpulse werden gleichzeitig durch Verwendung zweier Dia-Steuergeräte auf die
Kopie übertragen. Beim Längenvergleichsverfahren kann wegen der geforderten hohen
Laufgenauigkeit der zur Kopie benötigten Tonbandgeräte keine exakte Synchronkopie
des Tones hergestellt werden.
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Durch einen Synchronkontakt an der Filmkamera ist eine synchrone Tonfilmaufnahme
möglich, wenn die Schalthäufigkeit des Kontaktes an der Kamera die gleiche ist wie
die des Kontaktes an dem Filmprojektor.
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Bei dem angegebenen Verfahren kann ein normales Dia-Steuergerät verwendet
werden, sofern bei dem vorgenannten Gerät der Impuls in Form einer Dauertontastung
aufgezeichnet wird (Trägerfrequenzsystem).
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Durch die Anwendung des Pilotimpulsverfahrens bleiben Längenänderungen
des Bandes infolge Dehnung oder Schrumpfung ohne Einfiuß auf die Synchronität, da
sich Ton- und Taktspur auf demselben Streifen befinden. Bei den bekannten Gleichlaufeinrichtungen
muß bei jeder Vorführung die gleiche Laufrolle für den Längenvergleich benutzt werden,
die bei der Synchronisierung verwendet wurde, um die Differenzen im Synchronlauf
möglichst gering zu halten. Bei dem Pilotimpulsverfahren ist dies jedoch nicht notwendig;
es muß lediglich der Abstand zwischen Tonkopf und Pilotkopf eingehalten werden.