Устройство для воспроизведения многоканальных фотофонограмм Советский патент 1987 года по МПК G11B7/14 

Изобретение относится к технике кинематографии, в частности к оптическим устройствам воспроизведения многоканальных фотофонограмм и может быть использовано для высококачественного звукового сопровождения кинофильмов, в том числе и с одноканаль- ными фотофонограммами.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона воспроизводимого сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - призменная насадка из одной призмы-клина; на фиг. 3 - то же, из двух призм-клиньев; на фиг, 4 - схема, поясняющая принцип работы устройства.

Устройство (фиг, ) содержит точечный источник света, признанную нас.адку 2, первый объектив 3, Носитель 4 многоканальных фотофонограмм, прямоугольную диафрагму 5, второй объектив 6, одноэлементный фотоири- емник 7 5 выделитель 8 элементов полезного сигнала, коммутатор 9 каналов , однотипные демодуляторы 10 каналов, датчик И врекенньк интервалов, задающий генератор 125 генератор 13 линейно изменяющегося напряжения , блок 14 согласования и блок 15 электронной блокировки обратного хода луча.

Устройство работает следующим образом.

Воспроизведение многоканальных фотофонограмм, записанных на движу-- щийся носитель 4-, осуществляется пу- . тем их поперечного сканирования световой точкой источника 1 света (например, световьм пятном с экрана электронно-лучевой трубки). Временное равномерное линейное смещение зтой точки производится ганератором 13 линейноизменяющегося напря; ;ения Сканирующая световая точка с выхода источника i проецируется объективом 3 на носитель 4 многоканальных фoтoфoнoгpa l I и осуществляет его поперечное сканирование.

В случае, когда вплотную к первому объективу 3 установлена призменная насадка из одной пр1 змы- клина 2 в плоскости носителя 4 фотофонограмм создаются два изображения точечного источника 1 света (на фиг. 2 стрелка обозначает направление сканирования) Изображение А создается лучами.

прошедшими через открытую часть объектива 3, а изображение А - лучами, прошедшими через призменную насадку 2 и объектив 3. Изображение К является действительным изображением в объективе 3 мнимого изображения Г источника 1 в призменной насадке 2. Таким образом, фонограмму носителя сканируют два точечных источника ft и А .

Для работы устройства необходимо выполнение двух условий. Первое условие искажения, создаваемые призмой, должны быть незначительны, т.е. радиус изображения Л не должен отличаться от радиуса изображения А , т.е. размытие изображения (Ч на носителе за счет искажения призмы 2 должно быть малр по сравнению с размерами этого изображения в отсут- . ствие призмы 2. Второе условие: геометрические параметры системы должны быть подобраны так, чтобы изобра- нсения А и А сканировали фонограмТ+г

му с временным интервалом

где

30

35

40

Т - период прямого хода точечного истсчника 1, а Т - период обратного хода этого источника. В этом случае временные промежутки между началом сканирования фонограммы G (фиг.4) изображениями / и А и между началом сканирования фонограммы-Ч т изображениями А и А за следующий период сканирования (следующий прямой ход источника 1 света) одинаковы и не возникает дополнительных искажений выходного электрического сигнала.

Первое условие соблюдается в случае выполнения следующих неравеств, связывающих параметры элементов

устройства: ,

(n-i) (Р + Р., )

45 и

п Гп-17

т

0

5

где h - показатель преломления материала призменной насадки; Р 5 преломляющие углы призм

призмеиной насадки (в случае призменной насадки из двух призм-клиньев); -преломляющий угол призмы призменной насадки (в случае призменной насадки из одной призмь -клина) ; Гр - радиус точечного источника св.ета;

Р. +Рг Р

128384

Р - диаметр первого объектива; hi - коэффициент уменьшения первого объектива.

Второе условие соблюдается в случае выполнения следующих соотношений, 5 связывающих параметры устройства: 6 min tcos -asin(h-lXPi tP2)OSlf

f, asinI(h-lXPi + Pj)Jcost

m

0 в

{

аТ} asm Ы . / , /Т-, равно, где ot(n-lJ(

m . I . H-Pj J, a угол между эт.им отрезком и

перпендикуляром к направлению движения носителя фонограмм 4 - U . Этот угол определяется ориентацией ребра двугранного угла Р призмы 2. Длина . отрезков В С и В С равна 1/т, где 1 - длина, проходимая точечным источником света за полный период сканирования.

Угол между отрезком В С и пер- пендикуляром к направлению движения носителя 4 должен выбираться из условия, чтобы при сканировании фонограммы G изображение источника перемещалось перпендикулярно к ее кра- ям, т.е. относительно носителя 4 фонограмм изображение Л перемещалос строго поперек (на фиг. 4 видно.

asin(n-lXP,H-P2)siny-tsin -- -0

где 8 - ширина сканируемой части фонограммы;расстояние, проходимое точечным источником света за период прямого хода сканирования источника света; Р- угол между направлением пе- ремещения точечного источника света и перпендикуляром к направлению движения носителя фонограмм в плоскости носителя; расстояние от плоскости точечного источника света до призменной насадки; угол между ребром преломляющего угла призмы призменной насадки и направлением движения носителя фонограмм. На фиг. 4 отрезок ВС представляе траекторию, по которой перемещается изображение Л , а отрезок В С - изображение Л при перемещении источника I света, В каждый момент времени расстояние между изображениями

АИ А

5

0

у .L

mT

5 0 5 О

что V --- sin ), Для того, чтобы изображение А сканировало фонограмму G в другом месте, чем изображение Л , необходимо развернуть ребро призменной насадки 2 на некоторый угол У ,

Отсчет сигнала, воспроизводимого изображением А , отстоит от отсчета, 0 воспроизводимого изображением А ла

„,- sine . расстояние &t. sin . Это

расстояние должно соответствовать временному промежутку между отсчетами

а sind

m

а sinol . 1 . „ Т+Т 31П| - Sin .

Это соотношение показывает, что с фотофонограммы воспроизводится

последовательность отсчетов с интер- +

2

Из схемы на фиг. 4 следует, что изображение А начинает сканировать фонограммы в точке Г . В идеальном случае этот момент времени должен отстоять от момента начала сканирования изображением ft на промежу- Т+Т:sin Y

V -t валом времени менная

В этом случае вреотсчетов

последовательность

. „ 2 сигнала с частотой поступает на

входы демодуляторов 1U каналов с той же частотой. При этом изображение А

Т+г

за время -:7 Двигаясь со скоростью V/sinlb t проделывает путь а Т+Т V

т 2 51П|ь Следовательно в этом случае р 5 , а на фиг. 4 точки В и D совпадают, а отрезки Ь С и 5С лежат на одной прямой.

Как показано на фиг. 4, максимальная ширина фонограммы 6 не долж- ; на превосходить расстояние С F о - л 1 U а sinol.

° ° 5 °

а ширина «5 дорожки должна удовлетворять неравенству

5 - 1 cos|b - а sin (п-1 )

Для призменной насадки из двух призм (фиг.З) справедливы вьгоеден- ные ранее соотношения между параметрами устройства в случае использова512

ния лризмершой насадки из одной призмы-клина.

Призмениую насадку 2 можно расположить как перед объективом 3, так и позади его, что не окажет влияния на работоспособность устройства.

При воспроизведении фонограммы фотоприемником 7 через объектив 6 необходимо, чтобы в каждый момент времени на фотоприемник падал свет толь- ко одного из источников - А или А В противном случае в сигнале возникнут искажения. В устройство цведена прямоугольная диафрагма 5, установленная в непосредственной близости к носителю 4 фонограмм. Ширина прозрачной части диафрагмы равна ширине ,5 сканируемой фонограммы, а оси симметрии фонограммы и прямоугольной диафрагмы совпадают. Поэтому диаф- рагма 5 оставляет открытой только область, соответствующую дорожке G,

Из фиг. 4 следует, что для того, чтобы на фотоприемник попадал свет от источника Л и только в те моменты, когда они освещают фонограмму G, необходимо и достаточно, чтобы ширина N непрозрачной.части превосходила величину ( )РЗео51

+1 cosP , а длина прозрачной L J длину отрезка .sinfc +а sin(n )Р sint (фиг. i).

Зазор между прямоугольной диафрагмой 5 и носителем 4 фонограмм должен быть по возможности меньшим, но механический контакт между ними не допустим. Возможно использовать дополнительный объектив между но- сителем 4 фонограмм прямоугольной диафрагмой, однако в этом случае геометрические размеры диафрагмы будут отличны от приведенных (рассчитанных) ранее.

Оптический сигнал с носителя 4 фонограмм через второй объектив 6 поступает на вход одноэлементного фотоприемника 7, на выходе которого формируется электрическая последователь ность полезного сигнала, искаженного шумом, вызванным гранулярностью носителя 4 фонограмм, его загрязненностью и царапинами. Этот сигнал далее через последовательно соединен- ные выделитель 8 элементов полезного сигнала и коммутатор 9 каналов подается на входы однотипных демодуляторов 10 каналов и задающего генерато

0

O

Q 5

Q

5

ра 12. Выделитель 8 элементов полезного сигнала осуществляет двухуровневое квантование, сигнала, что значительно уменьшает уровень шума.

Демодуляторы 10 каналов осуществляют формирование аналогового сигнала каждого канала путем преобразования и усреднения результатов сканирования. Задающий генератор 12, подсоединенный к входу датчика 11 временных интервалов, осуществляет фазирование ( временную привязку) выходных сигналов датчика 11 к опорным импульсам служебного канала, выделенным коммутатором 9 каналов. При этом выходные сигналты датчика 1 временных интервалов, воздействуя на входы управления выделителя элементов полезного сигнала, коммутатора 9 и демодуляторов Ю каналов, обеспечивают наибольшую достоверность выделения элементов полезного сигнала из смеси сигнала и туыа, наиболее точное временное разделение канальных сигналов и минимальные потери при демодуляции информационных каналов.Датчик 11 временных интервалов запускает генератор 13 линейно-изменяющегося напряжения согласно режиму работы коммутатора 9 каналов и импульсам задающего генератора 12. Электрический сигнал, поступающий на точечный источник I света, согласуется с последн им по электрическим Параметрам блока согласования 14. Блок 15 электронной блокировки обратного хода луча пропускает рабочие импульсы сканирования точечного источника 1 света и блокирует импульсы, возникаюш,ие в процессе обратного хода луча для исключения связанных с этими импульсами нелинейных искажений.

Использование в предлагаемом устройстве призменной насадки и прямоугольной диафрагмы с определенными параметрами позволяет обеспечить расширение динамического диапазона воспроизводимого сигнала и исполь- зовать устройство в составе кинотелевизионных систем, работающих со стандартной частотой строчной раз вертки. Формула изобретения

Устройство для воспроизведения многоканальных фотофонограмм, содержащее расположенные на оптической

,-

7

оси точечный источник света, первый и второй объективы и одноэлемен ньш фотоприемник, выход которого содинен через последовательно связан- ные выделитель элементов полезного сигнала и коммутатор каналов с рядом однотипных демодуляторов канало управляющие входы которых и управлящие входы коммутатора каналов и выделителя элементов полезного сигна ла подключены к датчику временных интервалов, связанному с задающим генератором, вход синхронизации кот .рого соединен с выходом служебных сигналов коммутатора кйналов, а также генератор линейно изменяющегося напряжения, вход которого соединен с выходом датчика временных интервалов, а выход через последовательно соединенные блок согласования и блок электронной блокировки обратного хода луча связан с управляющим входом точечного источника света, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона воспроизводимого сигнала, в него введены призменная насадка, расположенная перед первым объективом, и прямоугольная диафрагма, при манная насадка состоит из одной или двух призм-клиньев, каждая из которых перекрывает половину апертуры первого объектива, при этом пара метры призменной насадки и оптической части устройства удовлетворяют следующим соотношениям:

Си-1ХР,-р2)- ;

-( г.

д пин{ fcosp-astn(n-l)()co3X

, asin(n-lXPi P2)cosT 7 . ,

asin(n-lXPi 2)si T-tsifi - 0.

g.

)

m

JO

15

т- е;.5 в, --20

25

30

35

40

.

где n Pi

,P2г„ D tn

б

I

показатель преломления материала призменной насадки; преломляющие углы призм; радиус точечного источника света;

диаметр первого объектива; коэффициент уменьшения перво го объектива;

ширина сканируемой части фонограммы;

расстояние, проходимое точечным источником света за период прямого хода сканирования источника света; PI - угол между направлением перемещения точечного источника света и перпендикуляром к направлению движения носителя фонограмм в плоскости носителя;

расстояние от плоскости точечного источника света до призменной насадки; угол между ребром преломляющего угла призмы призменной насадки и направлением движения носителя фонограмм; Т - период прямого хода точечного источника света; - период обратного хода точечного источника света, а прямоугольная диафрагма расположена в плоскости параллельно плоскостк носителя фонограмм, и ширина ее прозрачной части равна ширине сканируемой части фонограмм, ширина N непрозрачной части определяется из соотношения

N {asin Cn-j)(Pi + P2)jcosl4- cosp

с при этом длина прозрачной части диафрагмы L определяется HS соотношения

L j festn tCLSin (п-1)СР,-р2)5шу}..

а Т Фиг.З

фиг.. 4

Составитель С. Ильчук Редактор Ю. Середа Техред М.Ходанич Корректор И. .Муска

Заказ 7449/51 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к оптическим устройствам воспроизведения многоканальных фонограмм. Оптический сигнал с фонограмм 4 через объектив 6 поступает на фотоприемник 7, на выходе которого формируется сигнал, искагкенный шумом, поступающий далее на выделитель 8 элементов полезного сигнала и коммутатор 9 каналов и далее на демодулятор JO каналов, осуществляющий формирование аналогового сигнала каждого канала путем преобразования и усреднения. Датчик 11 временных интервалов запускает генератор I3 линейно-изменяющегося напряжения согласно режиму работы коммутатора 9 и импульсам задакнцего генератора 12. Блок 15 электронной блокировки пропускает рабочие импульсы сканирования точечного источника 1 света. Использование призмен- ной насадки и прямоугольной диафрагмы с определенными параметрами позволяет расширить динамический диапазон воспроизводимог о сигнала. 4 кл. (Л с: to 00 со 00 4