Устройство для синхронизации раздельных носителей звука и изображения Советский патент 1982 года по МПК G03B31/04 

I

Изобретение относится к автоматике в области кинематографии, в част ности к электронным устройствам син-,, хронизации изображения и звукового (сопровождения в системах с раздельными носителями.

Известен электронный синхронизатор, который представляет собой электронный синхронизатор, построенный на цифровых элементах LJЦифровые регуляторы скорости проекции выгодно отличаются от. электронных синхронизаторов других типов тем, что запоминают ошибку синхронизации, в связи с чем имеют значительно большие полосы схватывания и удержания. ,., Однако и этим синхронизаторам присущи недостатки.

По причине того, что это устройство имеет только один канал синхронизации (точный), возникающая ошибка из-за случайного расхождения синхронизующих сигналов на целое число импульсов или выпадения части синхроимпульсов при обрыве и последующей склейке одной из лент, сохраняется, хотя схема поддерживает постоянную скорость обоих носителей, т.е. имеется слежение по скорости и отсутствует слежение по фазе.

На практике часто наблюдается случайное расхождение синхронизирующих сигналов на целое число импульсов по следующим причинам: неточное выставление по начальным меткам носителей изображения и звука; неодновременный пуск проектора и магнитофона; пропуски считывания синхроимпульсов магнитной головкой в моменты пуска и остановки магнитофона из-за малой скорости перемещения магнитной ленты относительно магнитной головки и др.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования скорости, содержащее объект регулирования, двигатель с синхродатчиком, счетчик, усилитель постоянного тока, цифроаналоговын преобразователь, элементы И, триггеры 2. При использовании этого устройства в качестве синхронизатора возника ют значительные погрешности, связан ные с перечисленными ниже причинами, В схеме известного устройства оди и тот же регистр сдвига регистрирует как синхронизирующие импульсы, посту пающие от кинопроектора, так и от ма нитофона. Поэтому для нормальной работы регистра требуется, чтобы эти импульсы не совпадали во времени,что весьма усложняет монтаж фильма и фонограммы. При совпадении же синхро.импульсов во времени (в результате динамических процессов в следящей системе) возможно нарушение синхронизации. В связи с использованием ключа в качестве исполнительного элемента схемы сигнал ошибки в процессе регулирования всегда максимален и мейяется только его знак. Поэтому происходит импульсное управление скоростью двигателя проектора и синх ронизатором поддер : ивается постоянной только средняя скорость, а мгновенная скорость двигателя проектора непрерывно изменяется. Это недопустимо при использовании такой.схемы в качестве промежуточной в системах с единым носителем при перезаписи звукового сопровождения с отдельного носителя на звуковую дорожку фильма. Нарушение синхронизации в известной схеме будет происходить еще и потому, что в магнитофонном датчике неизбежно проскальзывание магнитной ленты относительно ведущего ролика, что сводит на нет все достоинства электронного синхронизатора. Цель изобретения - повышение точности синхронизации. Эта цель достигается тем, что устройство для синхронизации раз.дельных носителей звука и изображения, Содержащее магнитофон с первым синхродатчиком, кинопроектор с электродвигателем, связанным с вто рым синхродатчиком, первый счетчик, выходы которого соединены с входами цифроаналогового (преобразователя, ус литель постоянного тока, элементы И, триггер, введены реостат, второй эле ктродвигатель с редуктором, третий и четвертый синхродатмики,.второй сметчик, второй цифроаналоговый преобразователь, электронный ключ,блок сравнения кодов., инвертор и блок грубой синхронизации, первый и второй входы которого подключены соответственно к. выходам третьего и четвертого синхродатчиков, которые установлены соответственно в магнитофоне и кинопроектора, первый выход блока грубой синхронизации соединен с входом инвертора и с первым входом первого элемента И, второй вход Которого подключен к выходу блока сравнения кодов, выход первого элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход триггера подключен к третьему входу блока 1 рубой синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего элементов И, вторые которых подключены соответственно к выходу второго и первого синхродатчиков, выходы второго и третьего элементов И соединены со счетными входами первого и второго счетчиков, разрядные выходы которых подключены соответственно к первой и второй группе входов блока сравнения кодов, прямой и инверсный выходы старших разрядов первого и второго счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, информационные выходы которого соединены с выходами первого и второго цифроаналоговых : преобразователей, входы второго цифроаналогового преобразователя соединены с соответствующими разрядными выходами второго счетчика, первый и второй выходы электронного ключа соединены с соответствующими входами усилителя постоянного тока, выходы которого соединены с якорной обмоткой второго электродвигателя, редуктор которого механически связан с движком реостата, последовательно с которым Включена якорная обмотка первого электродвигателя. При этом блок грубой синхронизации содержит два триггера Шмитта, два элемента И, элемент ИЛИ, триггер и. два элемента И-НЕ, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами блока, первым и вторым входами которого являются входы триггеров Шмитта, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, третьим входом которого являются первые входы элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ, третьи входы элементов И-НЕ подключены сооУветственно к первому и второму выходам триггера, входы которого соединены соответственно с прямым выходом первого и инверсным выходом второго триггеров ШмитТа, первые входы элементов И подключены к прямым выходам соответствующих триггеров Шмитта, вторые входы элементов И подключены соответственно к инверсным выходам второго и первого триггеров Шмитта, выходы элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ. Канал грубой синхронизации являет ся самостоятельной оригинальной разработкой, которая оформлена отдельной заявкой и представляет собой зна ковый коррелятор, используемый в качестве дискриминатора (первичного преобразователя)относительно временного сдвига носителей. Наличие грубого канала позволяет устранить оши ки, возникающие из-за случайного. расхождения на целое число синхронизирующих импульсов, а при обрыве и склейке любого из носителей На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для синхронизации носителей изображения и звука; на фиг.2 эпюры напряжения в различных точках схемы; на фиг. 3 упрощенная схема устройства. Схема состоит из блока грубой и системы точной синхронизации. Канал грубой синхронизации- содержит триггеры Шмитта 1 и 2, элементы И 3 и 4; элемент ИЛИ 5, симметричный триггер 6, элементы И-НЕ 7 и 8. Система точной синхронизации содержит элементы И , счетчики 13 и 1, цифроаналоговые преобразователи 15 и 1б, электронный ключ 17 усилитель 18 постоянного тока,электродвигатель 19 постоянного тока, механический понижающий редуктор 20, реостат 21, блок 22 сравнения кодов, инвертор 23, триггер 2, злектродвиг тель 25 привода кинопроектора, кинопроектор 26 с синхронными датчиками 27 и 28 магнитофон 29 с синхродатчиками 30 и 31. На фиг. 2 представлены эпюры напряжения в различных точках схемы, где а - сигналы точной синхронизации поступающие от кинопроектора на один 16 из входов элемента И 9; б - форма напряжения между прямым и инверсным выходами триггера 1; а - сигналы точной синхронизации, поступающие от магнитофона на один из входов элемента И г - форма напряжения между прямым и инверсным выходами триггера 2; д - напряжение на выходе элемента ИЛИ 5; е - напряжение на выходе триггера 6; ж - напряжение на выходе элемента И-НЕ 7, з - напряжение на выходе элемента 11 9; и напряжение на выходе преобразователя код-аналог 15; к - напряжение на выходе преобразователя код-аналог 16; л - напряжение на выходе элемента И 12; м - напряжение на выходе схемы 22 сравнения кодов; н - напряжение на выходе триггера о - сигнал ошибки синхронизации на выходе УПТ 18. Устройство работает следующим образом. На выходы схемы поступают импульсы грубой и точной синхронизации как от кинопроектора, так и от магнитофона. Сигналы грубой синхронизации Записываются на самой киноленте,например на звуковой дорожке фильма или полосе за перфорационными отверстиями в виде гармонических колебаний звуковой частоты, промодулированных видеоимпульсами, либо в виде черных продольных штрихов (длина штриха соответствует длительности импульса и может иметь протяженность от десятка до нескольких десятков кадров) путем соответствующей засветки низкопонированной пленки,либо в виде полосок станиолевой фольги, наклеенных на фильм. Сигналы точной синхронизации записывать на киноленте не требуется в связи с наличием на ней перфорационных отверстий . Сигналы точной синхронизации (фиг. )эырабатыиают спёциальнь1м датчиком кинопроектора, связанным с зубчатум барабаном, протягивающим киноленту, и поступают в канал точной синхронизации на один из входов элемента И 9. Импульсы точной синхронизации (фиг. 2fa они обозначены вертикальными черточками, так как их лительность мала по сравнению с длительностью импульсов грубой синхронизации) могут соответствовать одному кадру или нескольким кадрам, или олям кадра киноленты в зависимости от требуемой точности синхронизации. Например, датчики кинопроектов Русь Луч-2 и др. выдают один импульс через каждые четыре кадра. .Импульсы грубой синхронизации счи тываются с киноленты синхродатчиком 28 в зависимости от способа записи (либо магнитной головкой, либо фотоэлементом, либо электрическими контактами), усиливаются, если необходимо детектируются и поступают в канал грубой синхронизации на вход триггера Шмитта. На фиг. 2,g.показана, форма напряжения между выходами триггера 1. Импульсы грубой и точной синхрони зации на магнитной ленте записываются на одну и ту же специально для этого выделенную дорожку в виде гармонических колебаний звуковой частоты, промодулированных видеоимпульсами, причем Частоты заполнения импульсов грубой и точной синхронизации различны. Эти импульсы воспроизводят .магнитной головкой, усиливаются, разделяются частотным селектором, детектируются и поступают в каналы точной и грубой синхронизации. Импульсы точной синхронизации (фиг. 2, в) от магнитофона поступают на , один из входов элемента И 10. Импуль грубой синхронизации от синхродат }Чика 31 магнитофона поступают на вхо триггера ШмитТа 2. На фиг. 2,г показана форма напряжения между выходами триггера 2. При точной синхронности изображения и звука импульсы точйой и грубой синхронизации, поступающие от датчиков 27 и 28 кинопроектора 2б, совпадают по времени с соответствующими импульсами, поступающими от маг нитофона 29. Импульсы точной синхронизации (фиг. 2, а) от контактного механизма кинопроектора через элемент И 9 (фиг . 1) поступают в счетчик 13, а от магнитофона (фиг. 2,в)через элемент И 10 в счетчик И. Преобразователи 15 и 16 преобразуют двоичные числа поступивших в счетчики импульсов в напряжения (фиг. 2, и соответственно), которые подаются на входы усилителя 18, выполненный по мостовой схеме, на выходы которого подключен микродвигатель 19 постоянного тока, редуктор 20, реостат 21 Л 6разуют-исполнительную схему. Если на счетчики в какойхТО момент времени поступило одинаковое число импульсов, то напряжение на выходах преобразователей 15 и 16 равны, сигнал ошибки (фиг. 2,о) на выходе усилителя 18 равен нулю и ротор двигателя Э не вращается. Если же,например, в -счетчик 13 поступит большее число импульсов, чем в счетчик k (носитель изображения опережает носитель звука), то возникает положительная разность напряжений между преобразователями 15 и 16. Это приведет к разбалансу моста усилителя 18 и на его выходе появится сигнал ошибки (фиг. 2,о)такой полярности, что двигатель 19 через редуктор 20 передвинет ползунок - реостат 21 в сторону увеличения его сопротивления. Двигатель кинопроектора 25(коллекторный двигатель переменного тока)уменьшит обороты и рассогласование изобpaжeV ия и звукового сопровождения будет устранено. В случае отставания изобразительного ряда от звукового сопровождения на выходе УПЪ 18 появляется сигнал ошибки обратной полярности, двигатель 19 через редуктор 20передвигает ползунок реостата 21в сторону уменьшения его сопротивления, двигатель кинопроектора 25 увеличивает скорость, синхронность изображения и звука ворстанавливается. В процессе работы схемы счетчики импульсов время от времени переполняются, а затем счет начинается сначала. Может случитёся, что в момент переполнения одного из счетчиков в счетчиках будут записаны разные числа .Это приведет к образованию большого сигнала ошибки обратной полярности, который будет действовать от момента переполнения одного счетчика до момента переполнения второго. Чтобы этого не происходило, с выходов (одного прямого, а другого инверсного) последних (высших разрядов) триггерных ячеек счетчиков снимаются напряжения подаются на входы элемента И 12. При совпадении положительных перепадов этих напря хёний, на выходе элемента J1 12 вырабатывается импульс ,1оложительной полярности (фиг. 2,л), который включает ключ 17, закорачивающий вход усилителя 18 и выключающий исполнительную схему на время, пока оба счетчика не перейдут к началу нового счетного цикла. Обычно разница в числах имИульсов, записанных в сче чиках, в момент перехода не превышает 1-2 импульса. Если по грубому каналу имеется рассогласование в относительном- поло жении носителей изображения и звука, то на выходе элемента ИЛИ 5 действуе напряжние (фиг. 2,д), которое подводится к входам элементов И-НЕ 7 и 8 в зависимости от того, в каком состоянии находится триггер 6 (напряжение между его выходами показано на фиг. 2,е), воздействует на элемент 7 или 8. В. приведенном на фиг. 2 приме ре в течение импульса рассогласования (фиг. 2,д) на всех входах элемента 7 одновременно действуют напряжения, и на его выходе напряжение пропадает (фиг. 2,ж). При этом напряжение с одного из входов элемента И 9 снимается и импульсы точной синх ронизации через него в счетчик не проходят (фиг. 2,з). Если напряжение пропадает на выходе схемы 1И-НЕ 7, то это означает, что изображение отстает от звукового сопрововдения, если - на выходе схемы И-НЕ 9 то изображение опережает звуковое сопровождение. На фиг. 2,ж. показано напряжение на выходе схёмьГ И-НЕ 7. В приведенном примере изображение отстает от звукового сопровождения. Так как длительность отрицательных импульсов (фиг. 2,к) соответствует величине рассогласо- , вания по грубому каналу, то ее можно представить числом импульсов точной синхронизации. Для выполнения этой операции отрицательные импульсы величины рассогласования Ьодаются с логического элемента И-НЕ 7 на один из входов логического элемента И 9, логического элемента И-НЕ 8 на логический элемент И 10. В течение времени действия отрицательных импульсов рассогласования импульсы точной синхронизации через элементы И 9 и 10 не проходят и в счетчики не поступают. Поскольку в данном примере звук опережает изображение, то отрицательный импульс (фиг. 2,ж) действует на элемент И 9. который не пропустит 11 именно столько импульсо в счетчик точной синхронизации. на сколько импульсов имеется рассогласбаание между носителями изображенияи звука.Ка нал точной синхронизации отреагирует на разницу в числах, записанных в счетчиках, таким образом, что скорость проекции возрастет и будет увеличенной по сравнению с номинальной, пока не наступит равенство чисел |. счетЛ4иках, т.е. пока не ликвидируется рассогласование в относительном положении носителей изображения и звука. Очевидно, что блок грубой синхронизации при наличии рассогласования должен вступать в работу только в том случае, если сигнал ошибки по точному каналу близок или равен нулю. Для осуществления этой логической зависимости имеется схема, состоя«|ая из логического элемента И t1, блока 22 сравнения кодов, инвертора 23 и триггера 2. На выходе блока 22 действует напряжение (фиг, 2,м)только в том случае если числа, записанные в счетчиках, равны, либо отличаются не более, чем на единицу. Это напряжение подается на один из входов элемента И 11. На второй его вход подается (фиг. 2,д) положительный импульс рассогласования по грубому каналу (если рассогласование имеется) с выхода элемента ИЛИ 5. Передний фронт положительного импульса (фиг. 2,д) через элемент И 11 при-наличии напряжения на втором его входе переводит триггер 2k в положение 1. С единичного выхода триггера 2 напряжение поступает на входы элементов И-НЕ 8. При наличии этого напряжения (разрешения) на входах элементов 7 и 8 включается в работу канал грубой синхронизации. В исходное состояние триггер 2k возвращается задним фронтом положительного импульса (фиг. 2,д) через инвертор 23. На фиг. 2,н показано напряжение на единичном выходе триггера 2k. При работе устройства разность записанных в счетчиках чисел импульсов обычно не отличается более чем на Ь2 импульса. Наибольшая разница (порядка десятков импульсов)получается при остановке и в момент пуска системы. Для остановки и пуска системы в процессе демонстрации достаточно останавливать и запускать магнитофон. Например, при остановке магнитофона 29 с некоторым опозданием остановится кинопроектор 26. За время опоздания в счетчик 13 запишется опредеенное число импульсов, а в счетчик 1 импульсы поступать не будут, (так как магнитофон остановлен), что создает большую разность в числах импульсов, записанных в счетчиках. В момент пуска эта разность сохранится, но по мере работы системы будет устранена. Поэтому можно, с целью уп рощения устройства, исключить специальную логическую схему, состоящую и элементов 11, 22, 23, 2, и включать |Урубый канал в работу с некоторым опозданием после включения магнитофона (например, с помощью устройства временной задержки или отдельным тумблером, когда система войдет в синхронизм), а при выключении - немедленно выключать грубый канал. Упрощенный вариант устройства показан на фиг. 3. Устройство может использоваться как при демонстрации кинофильма, так и при его озвучении. Возможность обеспечения автомати ческого устранения рассогласования между изображением и звуковым сопро вождением в процессе демонстрации фильма, возникающего из-за потери части синхронизирующих импульсов в результате обрывов и последующей склейки любой из лент кино или маг нитной) или неточного выставления их по начальным меткам, выгодно отличает предлагаемый синхронизатор от известного. Формула изобретения 1 . Устройство для синхронизации раздельных носителей звука и изображения , содержащее магнитофон с первым синхродатчиком, кинопроектор с электродвигателем, связанным с вто рым синхродатчиком, первый счетчик, выходы которого соединены соответст венно с входами первого цифроаналогового преобразователя, усилитель п тоянного тока, элементы И и триггер отличающееся тем, что, целью повышения точности синхрониза ции, в устройство введены реостат, второй электродвигатель в редукторо третий и четвертый синхродатчики,вт рой счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь, электронный ключ, блок сравнения кодов, инвертор и блок грубой синхронизации, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и/четвертого синхродатчиков, которы 112 установлены соответственно в магнитофоне и кинопроекторе, первый выход блока грубой синхронизации соединен с входом инвертора и с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, выход первого элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход триггера подключен к третьему входу блока грубой синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к выходу второго и первого синхродатчиков, выходы второго и третьего элементов И соединены со счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, разрядные выходы которых подключены соответственно к первой и агорой группе входов блока сравнения кодов, прямой и инверсный выходы старших разрядов соответственно первого и второго счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, информационные выходы которого соединены с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы второго цифроаналогового преобразователя соединен с соответствующими разрядными выходами второго счетчика,первый и второй выходы электронного ключа соединены с соответствующими входами усилителя постоянного тока, выходы которого соединены с якорной обмоткой второго электродвигателя, редуктор которого механически связан с движком реостата, подключенного к якорной обмотке первого электродвигателя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что блок грубой синхронизации содержит два триггера Шмитта, два элемента И, элемент ИЛИ, триггер и два элемента И-НЕ, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами блока, первым и вторым входами которого являются входы триггеров Шмитта, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, третьим входом которого являются первые входы элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ, третьи входы элементов И-НЕ подключены соответственно к первому

13

и второму выходам триггера, входы которого соединены соответственно с прямым выходом первого и инверсным входом второго триггеров Шмитта, пер вые входы элементов И подключены к .прямым выходам соответстсукхцих триггеров Шмитта, вторые входы элементов И подключены соответственно к инверс ным выходам второго и первого тригге ров Шмитта, выходы элементов И под30201 «

кломены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Кондратьев Е.Б. Э/ц ктронный синхронизатор для озвучивания лобиТельских фильмов.- Радио, (Г II, с. 12-.

2. Найороа Ф.В. Электронные регуляторы. ГИТ7Л.М. ,1956,t.369(прототип) .

111 rt 1111 iMititiii t i I t i 111 jj H 11 t

g 11 n tillt it И i iiiИ 1 г -f lit n ti I ti i t I f

л

JL

N e

гП РЛ,.

т