Ljudkameran

Ur NKI:s korrespondenskurs i ljudfilmsteknik 1949-61, författad av Anders Djurberg

Ljudkameran består i första hand av kamerahuset, i vilket filmmatarmekanismen är inbyggd. Matarmekanismen består av tandhjul, som kan gripa in i filmens perforering, och ett system av löprullar, över vilka filmen går. Matarhjulen (tandhjulen) drivs av en elektrisk motor, vanligen en trefas synkronmotor med en effektförbrukning av ungefär 100 watt. På vägen genom matarmekanismen passerar filmen över den s. k. svänghjulsrullen, en löprulle, fast monterad på en axel, i vars andra ände ett kraftigt dimensionerat svänghjul är anbragt. Det är vid passerandet av denna rulle, som filmen belyses av de från oscillografen kommande, i ljudtakt varierande ljusstrålarna.

Utanpå kamerahuset finns två filmmagasin, de s. k. kassetterna. Den ena innehåller oexponerad film. Den kallas avgivningskassetten. I den andra uppspolas den från matarmekanismen kommande exponerade filmen. Den kallas upptagningskassetten.

Vid sidan om den del av kamerahuset, som innehåller matarmekanismen, befinner sig oscillografen. Den består i regel av en lampa, tonlampan, vanligen en 25 till 50 watts lampa av billamptyp (4 till 6 volt och 3 till 8 ampere), ett ljusreglerande organ (den egentliga oscillografen), som drivs av utgångseffekten från slutförstärkaren, och slutligen en optik, tonoptik eller spaltoptik, ett linssystem som projicerar det sålunda reglerade ljuset på filmen, just där den passerar över svänghjulsrullen. Vi kallar denna punkt i ljudkameran för inspelningsstället.

Ovan visas en ljudkamera av modern konstruktion. Den är indelad i fyra kamrar. Av de båda synliga innehåller den vänstra en spegeloscillograf, den högra filmframmatnings- och utjämningsanordning. I de bakre (ej synliga) kamrarna finns motor och utväxlingsmekanism för frammatningen. Kameran är utförd i lättmetall.

Kassetterna är av pressgjuten bakelit och avsedda för 300 m film. Kamera och kassetter måste vara konstruerade så, att ej något ljus kommer in på filmen. På högra locket till kamerahuset finns räkneverk, som visar den exponerade filmens längd. På manöverpanelen under kameran finns utöver startanordningar amperemeter för mätning av tonlampsströmmen, regleringsmotstånd för denna, frekvensmeter samt utstyrningsinstrument. Innanför panelen finns kamerans förstärkare och nätaggregat.

Den viktigaste delen i en ljudkamera är otvivelaktigt oscillografen. Oscillografen skall reagera lika villigt för de högsta som för de lägsta och alla mellanliggande ljudfrekvenser vi önskar fotografera på filmen. Detta är ett förhållandevis svårlösligt problem, dock ej det svåraste vid konstruktionen av en ljudkamera. Betydligt svårare är det nämligen att åstadkomma jämn gång hos filmen vid inspelningsstället i kameran.


Ljuduppteckningssystem
Många olika sätt att fotografera ljudet på filmen förekommer. Dock skall här anmärkas, att intensitets- och transversalmetoderna representerar de båda grundprinciperna. Övriga metoder för ljuduppteckning är modifikationer eller kombinationer av dessa båda och har tillkommit i avsikt att uppnå vissa särskilda ändamål. Vi skall senare återkomma till dessa.

Vid avspelningen i tontillsatsen belyses ljudbandet av ett ljusknippe av samma dimensioner som det, som användes i ljudkameran. Det är således en mycket smal ljusstrimma av ca 3 mm bredd, som ligger tvärs över ljudbandet. På andra sidan filmen befinner sig fotocellen. Om den film som avspelas är av intensitetstyp, kommer det genomsläppta ljuset att hela tiden belysa en lika stor del av fotocellens känsliga yta, men styrkan av ljuset varierar med svärtningen på ljudbandet.

Är filmen däremot av transversaltyp, kommer ljuset på fotocellen hela tiden att bibehålla samma intensitet, men den svärtade delen av ljudbandet, som ju varierar i bredd, kommer att mera eller mindre skärma av bredden av det ljusknippe som träffar fotocellen. Härigenom varierar ytan av den belysta delen av fotocellen och därmed fotocellens avgivna spänning.

En förutsättning för god ljudkvalitet är, att man skall kunna uppta och återge ljudfrekvenser från 30 upp till 8.000 Hz med samma ljudstyrkeproportioner, som var rådande vid inspelningen. [...]


Oscillografen

Oscillografen är, som redan nämnts, det organ som förvandlar de på tonbandet registrerade impulserna till ljusvariationer. Flera olika oscillograftyper finns, som väsentligt skiljer sig från varandra till arbetssättet. Flera av dem kan emellertid anordnas för båda upptagningsmetoderna, transversal och intensitet.

De mest kända oscillograf-typerna följer här med angivande av de ljudsystem som de kan användas för:

1. Spegeloscillograf — transversal & intensitet
2. Strängoscillograf — transversal & intensitet
3. Glimljusoscillograf — intensitet
4. Kerrcelloscillograf — intensitet
5. Katodstråleoscillograf — transversal & intensitet

Den numera vanligaste oscillografen — som därtill är den mest lättskötta och lättkontrollerade — är spegeloscillografen, och det ljuduppteckningssystem, som av samma skäl är vanligast, är transversalsystemet.


Spegeloscillograf — enkel transversalteckning
Vi skall därför först beskriva spegeloscillografen i dess utförande för transversalljudteckning.



Figur 1

Fig. 1 visar schematiskt en spegeloscillograf för enkel transversalljudteckning. L är tonlampan, A en kondensorlins, som skall inställas så, att den avbildar tonlampans glödtråd på oscillografspegeln S. M är en skärm, s. k. mask, som med sin öppning släpper igenom ett skarpt avgränsat ljusflöde. B är en lins, som via spegeln S på spaltskivan C skarpt avbildar den ljusbild som masköppningen bildar. Spalten D är en smal springa i spaltskivan. O är spaltoptiken, ett linssystem av ungefär samma sammansättning som ett mikroskopobjektiv. Optiken O avbildar skarpt spalten D på filmen F, där denna passerar över svänghjulsrullen, alltså på den punkt vi kallat inspelningsstället.

Då oscillografen inte upptecknar något ljud, dvs. i tysta intervaller, befinner den sig i viloläge. Maskbildens gränslinje skall då skära spalten på mitten. (Fig. 1 visar alltså oscillografen i viloläge.) Därvid ligger alltså ena hälften av spalten i skugga, medan den andra hälften är belyst. Om hela spalten vore belyst så skulle spaltbilden på filmen sträcka sig tvärs över hela ljudbandet. När halva spalten är skuggad av maskbilden, sträcker sig spaltbilden endast över hälften av ljudbandet.

Spegeln S är monterad på ett organ som vrider spegeln, då det utsätts för elektrisk ström. Den kan t. ex. vara fäst vid ett i tappar lagrat järnankare, som genom fjädring intar ett bestämt läge, viloläget. Befinner sig nu tätt bakom ankaret en elektromagnet, t. ex. av det slag som används i hörtelefoner, så kommer ankaret att vrida sig, när en elektrisk ström släpps genom magnetspolarna. Därvid vrider sig också spegeln, så långt fjädringen tillåter - mera, ju starkare den påsläppta strömmen är.

När spegeln vrider sig, kommer maskbilden på spaltskivan att flytta sig i spaltens längdriktning, dvs. den skarpt avgränsade skuggan på spaltskivan rör sig och intar ett annat läge.

Släpper man växelström genom elektromagneten kommer skuggan att fara fram och åter längs spalten. Man säger, att oscillografen gör utslag. Utslagens storlek beror på styrkan av strömmen i elektromagneten, och deras hastighet och frekvens följer strömmens växlingar.

Då oscillografen gör utslag för växelström kommer givetvis spaltbilden på filmen vid inspelningsstället att växla i längd. När filmen är i rörelse kommer därvid växelvis större eller mindre del av ljudbandets bredd att exponeras.

Den här beskrivna ljudteckningen kallas enkel transversal. Storleken av varje oscillografutslag räknat från viloläget kallas oscillograf utslagets amplitud. Vågtopparnas höjd respektive vågdalarnas djup, räknat från den linje, som bildas då oscillografen står i viloläge (mittlinjen), kallas ljudteckningens amplitud på filmen.

Transversalteckningen av en hög ljudfrekvens ter sig i mikroskopet som en kam med tättsittande, långa och spetsiga tänder. Men vi ser också i mikroskopet, att tändernas konturer inte är ”skarpa”. De förefaller ojämna, ja, nästan trasiga. Detta beror på filmens korniga struktur. Det ljuskänsliga skiktet på filmen, den s. k. emulsionen, innehåller nämligen korn av finfördelat silver. [...] Ju högre frekvensen är för det ljud som fotograferas, desto spetsigare blir ”kamtänderna”, och ju spetsigare dessa är, desto mera förlorar man vid återgivningen av de höga tonerna på grund av filmens kornighet.


Dubbel transversalteckning
För att minska nämnda förlust vid höga frekvenser kan man uppdela ljudbandet i flera skilda transversalteckningar, som tillsammans skuggar för lika mycket av spalten som en enkel transversalteckning skulle göra. Därigenom vinnes, att topparna blir kortare och trubbigare och kornighetens skadliga inverkan således mindre. Man kan emellertid inte indela ljudbandet i ett större antal ljudteckningar, ty då blir varje särskild ljudteckning så smal, att kornigheten på nytt börjar göra sig gällande. Vid lägre frekvens, där kornigheten endast obetydligt inverkar vid enkel transversal, kommer denna inverkan nu att bli lika många gånger mera märkbar som antalet skilda ljudteckningar.

Ljudsystem, som uppdelar ljudbandet i flera skilda ljudteckningar, kallas multitracksystem. Termen är engelsk och betyder ”mångspårig”.



Figur 2. Till vänster enkel och till höger dubbel transversalteckning.
Som syns blir den belysta delen lika stor i båda fallen, men vid den dubbla
transversalteckningen slipper man ifrån de spetsiga ”kamtänderna”.

Ur flera synpunkter har det visat sig mest praktiskt att uppdela ljudbandet i endast två skilda ljudteckningar, s. k. dubbel transversal. I fig. 2 jämförs ljudteckningens utseende vid enkel och dubbel transversal. Hur spegeloscillografen anordnas för detta system, framgår av den schematiska framställningen i fig. 3.



Figur 3. Observera att spegelns vridningsaxel ligger parallellt med spalten

Som syns är det optiska systemet anordnat på samma sätt som vid enkel transversalteckning. Skillnaden ligger i maskens utformning och spegelns vridningsplan. Vid enkel transversal vrider sig spegeln kring en vertikal axel, emedan ljusbilden på spaltskivan skall förflytta sig i spaltens längdriktning. Vid dubbel transversal vrider sig spegeln däremot kring en horisontal axel. Här skall nämligen ljusbilden röra sig vinkelrätt mot spaltriktningen.

Masken i det dubbla transversalsystemet täcker kondensorlinsen A. Mitt i masken finns en triangelformad öppning, vars ena spets är riktad uppåt eller nedåt. Linsen B avbildar via spegeln denna triangel på spaltskivan. I viloläget skall triangelbilden på spaltskivan inta ett sådant läge, att den skärs av spalten mitt emellan basen och toppen. Triangelbildens bas på spaltskivan skall vara lika lång som spalten. Därvid kommer i viloläget precis hälften av spalten att vara belyst.

När spegeln vrider sig flyttar sig maskbilden uppåt eller nedåt. Det ena ytterläget intar maskbilden, när triangelns bas ligger tätt utmed spalten, varvid spalten är belyst utefter hela sin längd. Det andra ytterläget erhålls, när triangelns spets tangerar spalten. Då ligger hela spalten i skugga.

Utsätts elektromagneten vid spegeln för växelström, så kommer den lysande triangel, som maskbilden utgör, att röra sig upp och ned över spaltskivan i takt med strömmens växlingar. Vad som händer på spaltskivan är i realiteten, att spalten förmörkas av två skuggor, en från vardera sidan, som rör sig ömsom mot varandra och ömsom från varandra, allt efter strömväxlingarna i spegelns elektromagnet. Härav följer att då filmen är i rörelse, en ljudteckning erhålls, som består av två våglinjer med topparna riktade mot varandra.


Förvandling till intensitetstecknare
En spegeloscillograf för dubbel transversal kan lätt omändras för intensitetsljudteckning. Den enda erforderliga ändringen är nämligen den, att masken med det triangelformade hålet ersätts med en på särskilt sätt svärtad glasplatta. Denna glasplatta skall i ena kanten vara helt ogenomskinlig, varefter svärtningen avtar i riktning mot den motsatta kanten, tills plattan vid denna kant är klart genomskinlig. En på så sätt svärtad glasplatta kallas gråkil (se fig. 4).


Figur 4

Studerar vi nu hur oscillografen fungerar med gråkil i stället för triangelmask, så finner vi följande: I viloläget kommer gråkilen att avbildas på spaltskivan i ett sådant läge, att spalten skär gråkilsbilden på mitten. I detta läge erhåller spalten bara halva den ljusintensitet som den skulle fått, om ljuset varit oskärmat. Detta motsvarar vid transversal det läge, då maskbilden skärmar av halva spalten.

I det ytterläge, där den klara delen av gråkilen avbildas på spalten, får spalten full ljusstyrka, vilket vid transversal motsvaras av det läge, då ingen del av spalten är i skugga.

I motsatta ytterläget skär spalten den mörka delen av gråkilsbilden. Spalten är då helt förmörkad liksom i det ytterläge vid transversalsystemet, då maskbilden lägger hela spalten i skugga.

Ljusintensiteten hos spaltbilden på filmen varierar i samma proportioner som ljusintensiteten på själva spalten. När filmen är i rörelse kommer därför olika ställen på ljudbandet att bli olika starkt belysta och således efter framkallningen att förete ljusare och mörkare partier, se fig. 2.

I stället för gråkil kan man använda mask. Denna skall då avskärma halva ljusknippet och placeras så, att dess kant avbildas parallellt med spalten på spaltskivan. Vidare skall masken placeras ur fokus, dvs. så nära linsen B, att dess kant avbildas mycket oskarpt på spaltskivan. Maskbilden får då samma utseende som gråkilsbilden. Denna art av skugga kallas penumbra. Uttrycket är härlett från latinet och betyder egentligen ”nästan skugga”. F. ö. fungerar oscillografen på samma sätt med penumbra som med gråkil.


Spegelns drivsystem
Vi har nämnt, att oscillografspegeln kan drivas med ett elektromagnetsystem likt det som förekommer i hörtelefoner. Drivning av spegeln kan naturligtvis också ske efter vilket som helst annat system, där elektrisk energi omsätts i rörelse.



Figur 5 (vänster). Stränggalvanometerns principskiss
Figur 6a & b (mitten och höger). Figuren visar skillanden i arbetssätt
mellan en spegeloscillograf enligt stränggalvanometerprincipen (a)
och en strängoscillograf (b).

En vanlig anordning är den, att spegeln är fäst på två fina ståltrådar, spända i ett starkt magnetfält. En dylik anordning kallas stränggalvanometer (se fig. 5). De båda trådarna äro egentligen en tråd, som går fram och åter mellan magnetpolerna och således bildar en slinga. När slingan genomflyts av en elektrisk ström, strävar trådarna att röra sig vinkelrätt mot magnetfältets riktning, men eftersom strömmen har olika riktning i de båda trådarna, strävar dessa åt motsatt håll (se fig. 6 a). Som man förstår, måste detta förorsaka en vridning av spegeln. När strömmen ändrar riktning i slingan sker vridningen åt motsatt håll.


Strängoscillograf
Strängoscillografen bygger på samma princip som stränggalvanometern men saknar spegel. Skillnaden mellan denna typ och spegeloscillografen framgår bäst av fig. 6 a och b, som visar tvärsnitt genom strängarna i magnetfältet, dels i en spegeloscillograf (fig. 6 a) och dels i en strängoscillograf (fig. 6 b).

Då strömmen släpps på oscillografslingan i ena riktningen i en strängoscillograf strävar strängarna utåt, alltså från varandra, medan de vid motsatta strömriktningen går mot varandra.

I strängoscillografen är strängarna flata (tunt fosforbronsband) och placerade så nära varandra, att de i det ena ytterläget går helt ihop, medan de i det andra ytterläget lämnar en fri öppning, motsvarande två strängbredder.

Då avståndet mellan strängarna även i detta ytterläge endast är en bråkdel av en millimeter kan man vid utföringsformen för intensitetsteckning använda öppningen mellan strängarna som spalt och koncentrera ljuset från tonlampan på denna. Spalten avbildas sedan på vanligt sätt genom spaltoptiken på filmen. Vid inspelning rör sig strängarna mot och från varandra i takt med ljudimpulserna. Det ljus som spalten släpper igenom varierar i direkt proportion till avståndet mellan strängarna.

Skall strängoscillografen användas för ljuduppteckning enligt transversalmetoden används vanlig fast spalt. Strängarna placeras på något avstånd från spalten och avbildas genom en mikroskopoptik skarpt på spaltskivan, vinkelrätt mot spalten. Avståndet mellan strängarna i avbildningen på spaltskivan skall i viloläget vara lika med halva spaltlängden. På så sätt erhålls dubbel transversalteckning.


Glimljusoscillograf
Glimljusoscillografen, som endast kan användas för intensitetsmetoden, arbetar med en specialgjord glimljuslampa, som har den egenskapen att dess ljusstyrka är proportionell mot spänningen över lampan. Glimlampans ljus koncentreras på en spalt, som avbildas på filmen genom en spaltoptik. Ljuset kan även koncentreras direkt på filmen utan spalt. Därvid används en s. k. cylinderlins, som bryter samman ljuset till en smal strimma.


Kerrcelloscillograf
Kerrcelloscillografen baserar sig på användandet av s. k. polariserat ljus.

Från tonlampan koncentreras ljuset mot ett nicol-prisma. På grund av detta prismas egenskaper kommer ljuset, efter att ha passerat genom detsamma, att vara polariserat i ett visst plan.

Efter nicol-prismat passerar det polariserade ljusknippet genom kerrcellen.

Denna består av en med nitrobenzol fylld glasbehållare, i vilken två metallplattor är placerade på något avstånd från varandra. Plattorna står i förbindelse med upptagningsförstärkarens utgångskontakter. Kerrcellen har samma egenskap som nicolprismat, nämligen att den polariserar ljuset, men polariseringsplanets läge är beroende av spänningen mellan metallplattorna i cellen.

När kerrcellens polariseringsplan sammanfaller med nicolprismats, genomsläpper den allt det polariserade ljuset. Men om spänningen mellan kerrcellens plattor ändras så att dess polariseringsplan vrids ur det läge, där det sammanfaller med nicolprismats polariseringsplan, så minskas den av kerrcellen genomsläppta ljusmängden. Ju större vridningsvinkeln är, desto mindre ljus genomsläpper kerrcellen. När vridningsvinkeln mellan polariseringsplanen nått 90° genomsläpps inget ljus.

Den genomsläppta ljusmängden är proportionell mot spänningen mellan plattorna.

Genom ett linssystem, t. ex. en cylinderlins, koncentreras det av kerrcellen genomsläppta ljuset i en smal linje på filmens ljudband.


Katodstråleoscillograf
Katodstråleröret, som fått en så vidsträckt användning för mätändamål, television osv., kan även användas som oscillograf vid ljudfilmsinspelning.

För inspelning enligt intensitetsmetoden anordnas röret på så sätt, att elektronstrålen från katoden sprids över en större del av fluorescensskärmen. Den sålunda lysande ytan koncentreras genom ett optiskt system (t. ex. cylinderlins) på filmens ljudband.

Intensiteten av ljuset bringas att variera genom variation av spänningen på gallret i katodstråleröret, som för den skull är anslutet till upptagningsförstärkarens utgångsida.


Filmens hastighet och exponering
Som tidigare nämnts är ljudfilmens hastighet 24 bildrutor per sekund. Delningsavståndet mellan bilderna är 19 mm, dvs. att om inte bilderna för formatets skull varit avmaskade upptill och nedtill, så skulle de varit 19 mm höga. Filmens hastighet är således 24 x 19 mm/s = 456 mm/s.

De största normala rullarna med råfilm i handeln innehåller 300 meter. Ljudkamerorna är i regel också utrustade med kassetter för denna filmlängd. En 300 meters filmrulle räcker för 11 minuters ljudfotografering.

Scener i vanliga spelfilmer överstiger sällan 10—20 meters längd. Musikscener kan någon sällsynt gång överskrida 100 meter. Endast vid enbart musikinspelning förekommer längre tagningar.

Ljudet kan fotograferas på många olika sätt på filmen, men gemensamt för alla systemen är, att den för ljudbandet avsedda delen av filmen vid inspelningen belyses av en smal ljusstrimma, vars längd är lika med ljudbandets bredd (ca 3 mm) och vars höjd är så liten som möjligt. Av praktiska skäl kan man knappast få det ljusknippe som träffar filmen smalare än 1/100 mm. Denna smala ljusstrimma på filmen kallas spaltbilden.

När kameran är i gång, kommer spaltbilden att exponera ljudbandet i hela dess bredd. Hur mycket filmen därvid blir exponerad beror dels på ljusintensiteten hos spaltbilden, dels på exponeringstiden. Ljusintensiteten kan man välja genom att använda en lämplig lampa i oscillografen och reglera strömmen till denna medelst ett variabelt motstånd. Exponeringstiden däremot kan man inte göra någonting åt. Den är i ljudkameror oerhört kort jämfört med de exponeringstider man är van att röra sig med vid vanlig fotografering. Den exponeringstid man har att räkna med är den tid, som en punkt på filmen behöver för att passera över det belysta fältet. Antar vi, att spaltbilden är 0,01 mm hög, så blir med en filmhastighet av 456 mm/s exponeringstiden =0,00002 s.

För att filmen skall bli fullt exponerad vid så kort exponeringstid, fordras givetvis att ljusintensiteten i spaltbilden är mycket stor. Som regel gäller vid exponering att produkten av ljusintensitet och exponeringstid är konstant. Detta innebär, att om man t. ex. minskar exponeringstiden till 1/10, måste man ha 10 gånger så starkt ljus för att bibehålla samma exponering.

Någon avvikelse från denna regel inträffar vid extremt korta exponeringstider (således vid ljudfilm) samt vid extremt långa exponeringstider (t. ex. vid astronomisk fotografering eller annan vetenskaplig fotografering).

Det bör påpekas att den fotografering av ljudet vi nu talat om gäller överföring av ljudet från magnetisk film till negativ optisk film, ett mellanskede som är nödvändigt om utsläppskopian skall ha optisk ljuduppteckning.


UPPTAGNING av LJUDFILM

av chefen för SF:s laboratorium, civilingenjör Hilding Jakobsson.
ur SF-Nyheter nr 4, 1-7 februari 1943


Det ljud, som beledsagar SF:s filmer, upptages i apparater byggda av Aga-Baltic efter Petersen-Poulsens system. Det på filmen synliga tonspåret framträder som ett klart, naggat, ofärgat band på båda sidor omgivet av helt svarta partier. Hur uppstår detta, och hur kan ett ljud komma att representeras av så konstiga krumelurer, som bilden visar?

Schematiskt sett så här:
Det vi uppfattar som ljud är en vågrörelse i luften, som träffar vår trumhinna och genom innerörats olika organ omsättes till en ljudförnimmelse. Om man i stället låter dessa vågor träffa membranet på en mikrofon, bakom vilken befinner sig en elektromagnet, uppstår genom membranets svängning i elektromagnetens fält en svag växelström i rytm med vågrörelsen. Dessa strömvariationer passera en förstärkare. Styrkan av förstärkningen regleras och anpassas för ytterligare en förstärkare. Den elektriska impulsen har nu uppnått en sådan kraft, att när den ledes till en spegelgalvanometer, förmår den vrida spegeln i rytm med mikrofonmembranets svängning. På galvanometerns spegel projicieras en W-formad ljusfläck. När spegeln är i viloläge, d. v. s. när membranet i mikrofonen är stilla, reflekteras ljusfläcken i riktning mot en filmremsa i en s. k. ljudkamera. I strålvägen befinner sig en smal springa, spalt, samt en lämplig optik, som möjliggör en skarp inställning av spalten på filmbandet. Om filmen frammatas i sin längdriktning erhåller man två smala belysta linjer. När återigen någon talar mot mikrofonen, uppstår, som tidigare sagts, en pulserande ström, som slutligen påverkar spegelgalvanometern. När spegeln är i rörelse — den vrider sig kring sin upphängning — reflekteras den påfallande ljusfläcken ej längre i axelns riktning utan gör en avvikelse härifrån uppåt eller nedåt. Dess storlek är beroende av spegelns vridning. Härigenom varieras utsträckningen av de båda upplysta partierna på spalten och ge upphov till att de smala, tidigare omnämnda linjerna, öka eller minska i bredd. Vid upptagning av höga frekvenser, som t. ex. fiolspel o. dyl., gör spegeln 3,000 a 4,000 svängningar per sekund. Efter framkallningen av filmen har man således skaffat sig en fotografisk reproduktion av ljudet ifråga. Återgivningen av detta ljud sker i omvänd ordning, varvid högtalaren avlämnar det ljud, som mikrofonen tagit emot.
H. J.



Ljudkameran

av Stellan Dahlstedt
ur Fotografisk handbok, andra upplagan, 1958.
Redaktör Helmer Bäckström

Ljudkameran är uppbyggd av kamerahus, filmmatningsmekanism med motor och kassetter samt ljusventil. Kamerahuset, som är gjutet i lättmetall, utgör monteringsram för de ingående delarna. Motorn är en trefas synkronmotor, som medelst snäckdrev är kopplad till filmmatningsmekanismens axlar. Oftast matas filmen av ett enda tandhjul, vilket passeras av filmen både före och efter tonfönstret. Det är lättare att åstadkomma en jämn gång med denna metod än om man har skilda tandhjul före och efter ljudfönstret. I det senare fallet kan glapp i kugghjul och axlar förorsaka ojämnhet i filmframmatningen, svajning.

Det är viktigt att tillhållarrullarna, som håller filmen mot tandhjulet utan att trycka den mot detta, är rätt justerade. Tillhållarna är monterade på armar, så att de kan svängas ut från tandhjulen, då filmen skall läggas på eller tas av. Den avgivande kassetten har en friktionsanordning och den upptagande en drivanordning, som är friktionskopplad, eftersom filmrullen måste drivas med varierande hastighet beroende på dess storlek i varje ögonblick. Dessa friktionsanordningar kan åstadkomma ryckig gång och måste vara noga justerade.

Vid ljudfönstret passerar filmen en slät utjämningsrulle, på vars axel det finns ett stort svänghjul. I drift är denna svänghjulsaxel frigående och drivs endast av filmen. Filmen får därvid inte vara för hårt spänd, ty då uppstår små ryckningar i filmen, när perforeringen passerar matarhjulets tänder. Den får inte heller vara för löst spänd, ty då följer utjämningsrullen och svänghjulet inte med i rätt hastighet. Vanligen införs fjädrande rullar på ömse sidor om utjämningsrullen. Hävarmarna för dessa fjädrande rullar är kopplade till dämpanordningar för att förhindra pendlingar i gången hos utjämningsrullen. Den största svårigheten vid konstruktion av ljudkameror är just att åstadkomma en jämn och svajningsfri gång hos filmen, och de mekaniska anordningar som fordras för detta drar en stor del av kostnaderna vid tillverkning av ljudapparatur. I en fullgod ljudkamera bör svajningen understiga 0,1 %, dvs. hastighetsvariationen får endast vara en tusendel av filmens konstanta hastighet.

Ljusventilen
Ljusventiler av de mest skilda slag har använts för ljudkameror. Vanligen används en sträng- eller en spegeloscillograf, men kerrcellen och glimljuslampan samt magnetiska oscillografer har också funnit användning. Ljusventilens uppgift är ju att förvandla de elektriska impulserna till ljusimpulser, som skall exponera filmen. Ljuset skall träffa filmen i form av en smal spalt, maximalt 3 mm lång och endast några tusendels millimeter bred. Detta sker där filmens gång är jämnast, dvs. på själva tonvalsen.

Spegeloscillografen används huvudsakligen för amplitudmetoden.

I spaltskivan, som eljest är ogenomskinlig, finns en smal genomskinlig springa, en spalt. Det ljus, som faller på denna spalt träffar objektivet, som avbildar spalten på filmen i förminskad skala, ljudspalten. Den exponerade bredden av ljudspåret bestämmes i varje ögonblick av hur spaltskivan är belyst. Är den belyst i hela sin längd, skall ljudspalten vara 1,93 mm lång, och då filmen rör sig, erhålles ett 1,93 mm brett belyst band. Hur ljusvariationen åstadkommes framgår av figuren nedan.

Från tonlampan koncentreras ljuset med en kondensorlins på oscillografens spegel. I ljusvägen sitter masken, vilken medelst oscillograflinsen avbildas på spaltskivan. Masken är en tunn skiva av ogenomskinligt material med ett triangelformat hål. Masken har ett sådant läge att triangelns bas är parallell med spalten vid avbildningen på spaltskivan. Denna bas väljes så att den motsvarar den önskade maximala spaltlängden. För att man skall undvika ljusförluster införs en lins, som samlar spaltens ljus mot objektivet.

Då oscillografen tillförs en elektrisk ström, vrids spegeln, och maskbilden på spaltskivan kommer att förflyttas vinkelrätt mot spalten. Då det inte förekommer något ljud, intar spegeln sitt viloläge, som är så inställt att triangeln skäres av spalten mitt emellan basen och toppen. Vid de största utslag, som kan förekomma, rör sig triangelbilden så långt åt ena sidan att triangeltoppen tangerar spalten och åt den andra så att triangelns bas tangerar spalten. I första fallet blir spalten obelyst, och i det senare är den fullt belyst. Den belysta delen av spalten minskas och ökas växelvis åt båda hållen, och spaltbilden på filmen växlar på samma sätt. Resultatet blir ett ljudspår med periodiska insnörningar resp. utbuktningar, se fig. nedan. Ett dylikt ljudspår kallas dubbelt amplitudspår. Ett dubbelspår har vissa betydande fördelar i förhållande till ett enkelspår. Den viktigaste är att man vill undvika alltför spetsiga taggar i ljudteckningen, vilka ger upphov till distorsion och förluster i återgivningen.

Vid de högsta frekvenser som förekommer i ljudfotograferingen ter sig inte ljudteckningen som mjuka våglinjer utan som spetsiga taggar, som från ljudbandets mitt skjuter ut åt båda hållen. Ju längre en sådan tagg är i förhållande till sin tjocklek, desto svårare är det att med den storlek som silverkornen i emulsionen har bygga upp en riktig bild av taggens yttersta spets. Det är därför gynnsamt att dela upp ljudteckningen i flera spår, se fig. ovan. Man kan t. ex. ordna flera triangelformiga öppningar i masken, se fig. nedan, och erhåller då ett multitrack-ljudspår (multitrack=mångspårig).

I strängoscillografen åstadkommes ljusspalten genom två fina strängar, som är spända tätt intill varandra. Strängarna befinner sig i ett kraftigt magnetfält och är förbundna till en slinga, så att de rör sig åt motsatt håll, då en elektrisk ström passerar dem.

När strängarna rör sig från varandra, vidgar sig spalten, och tvärtom. Härigenom varierar den ljusmängd, som slappes igenom i proportion till strömmen, och spalten varierar i hela sin längd i ljusstyrka. Den avbildas med ett lämpligt objektiv direkt på filmen, där ett intensitetsljudspår uppstår, se fig. nedan. Man talar i detta fall om ett longitudinalförarande, eftersom spalten öppnas och slutes i filmens längdriktning.

Strängarna består av mycket tunna band av t. ex. fosforbrons och är obetydligt förskjutna i förhållande till varandra för att inte slå ihop vid eventuellt förekommande stora utslag.

Glimljusoscillografen grundar sig på glimlampans egenskap att inom ett visst område avge en ljusmängd, som är proportionell mot strömmen genom lampan. Lampan tillförs en konstant likspänning, så att den brinner med medelljusstyrka. Över den konstanta spänningen lagras den tonfrekventa växelspänningen, varigenom ljusvariationerna uppstår. Ljuset från lampan koncentreras på filmen medelst en cylinderoptik. Glimljusoscillografen har använts huvudsakligen i lätta reportagekameror och torde nu vara nästan helt ur bruk.

Kerrcellen grundar sig på nitrobensens förmåga att vrida polarisationsplanet för ljus. Cellen är en glaskyvett, fylld med nitrobensen, vari finns två platta elektroder på något avstånd från varandra, så att ljuset kan passera mellan dem. Ljuset från tonlampan måste först linjärpolariseras i ett nicol-prisma, passerar sedan genom kerrcellen och därefter ytterligare ett nicol-prisma, anordnat med polarisationsplanet vinkelrätt mot det första prismats polarisationsplan.

Om ingen elektrisk spänning finns mellan cellens plattor, stoppas det polariserade ljuset helt av den andra polarisatorn. Om kerrcellen däremot tillförs en elektrisk spänning, vrids ljusets polarisationsplan så att en viss del kan passera den andra polarisatorn. Inom vissa gränser kan man göra den genomsläppta ljusmängden proportionell mot den påtryckta spänningen så att anordningen kan utnyttjas för ljudregistrering på fotografisk väg.


Olika ljuduppteckningssystem

av Arne Holtzberg
ur Elektroteknisk handbok, band 5
Radio, radar, television, ljudteknik
Redaktör Ove Norell
Natur och kultur, Stockholm 1951

Beroende på ljusmodulatorns konstruktion uppkomma två olika huvudsystem för ljuduppteckning, vilka benämnas intensitetsmetoden och transversalmetoden. Vid inspelning efter den första metoden bibehålles det på filmen projicerade ljusknippets storlek konstant eller i det närmaste konstant under det att ljusets intensitet varierar. Vid den senare metoden hålles belysningsintensiteten konstant och ljusknippets bredd (vinkelrätt mot filmens längdriktning) varieras.

Intensitetsmetoden
Då man först började inspela ljudfilm enligt intensitetsmetoden, använde man en glimljuslampa, vars ljusstyrka varierade i takt med den påtryckta förstärkta mikrofonströmmen. Lampan belyste således med varierande intensitet en spalt av konstant storlek, vilken genom ett objektiv avbildades på filmen. Denna metod övergavs dock snart, bl. a. emedan den erhållna ljusstyrkan visade sig vara för svag.

En annan metod för intensitetsuppteckning, som företrädesvis användes i Tyskland, arbetade med den s. k. Kerr-cellen. Kerr-cellen, som består av en vätskebehållare fylld med nitrobensol eller nitrotoluol, i vilken två elektroder, vanligen av rent nickel, äro monterade, har den egenskapen, att, om planpolariserat ljus passerar mellan elektroderna, polarisationen ändras i takt med en elektrisk spänning, som påtryckes elektroderna beroende på uppkommande dubbelbrytning i vätskan. Själva ljusventilen består av en polarisator, en Kerr-cell och en analysator. Den förstärkta mikrofonspänningen anbringas över elektroderna i Kerr-cellen och ändringarna i polarisationen komma att föranleda, att analysatorn genomsläpper mer eller mindre ljus i takt med spänningsvariationerna. De bägge elektroderna i Kerr-cellen utbildas till en spalt, som via analysatorn och ett objektiv avbildas på filmen.

Den anordning, som f. n. mest användes vid intensitetsuppteckningarna, är den s. k. strängventilen. Strängventilen består av två aluminiumband, vilka monteras parallellt med varandra i ett magnetfält. Bägge banden äro fästa över två eggar, varvid bandets längd och den mekaniska spänningen anpassas så, att egenfrekvensen ligger över den högsta frekvens man vill registrera med ventilen (ca 8.500 p/s). Strängarna äro seriekopplade och genomflytas av den förstärkta mikrofonströmmen. Beroende på den varierande strömmens inverkan på magnetfältet, komma strängarna att röra sig i takt med strömmens variationer, varigenom avståndet mellan dem minskas eller ökas. En del av strängarna utbildas till en spalt, vilken genom ett objektiv avbildas på filmen. I detta fall kommer spaltens höjd att variera, och metoden är sålunda ej en ren intensitetsmetod. Approximativt blir emellertid uppteckningen densamma som om ljusknippet skulle varierat i intensitet. Från början monterades de bägge metallbanden i samma plan, men då svårigheter uppstodo vid överstyrning genom att banden slogo tillsammans och ventilen därigenom skadades, har man övergått till att montera dem i olika plan.

Denna uppteckningsmetod, som användes av några firmor i Amerika, ställer stora krav på såväl tillverkningen av apparaturen som kontrollen under användningen. Strängarna i ljusventilen måste vara noggrant justerade, så att de ligga vinkelrätt mot filmens rörelseriktning, och vidare är det nödvändigt att spalten mycket noggrant fokuseras på filmen. Ett fel, som vidlåder metoden, är, att uppteckningen ej blir fullt korrekt. Filmens exponering är ju ej endast beroende på ljusstyrkan utan även på exponeringstiden, och då filmen hela tiden under inspelningen rör sig förbi ventilen i en riktning, kommer hastigheten hos det ena bandet att addera sig till filmens hastighet och hos det andra bandet att subtrahera sig från denna. Resultatet blir att vissa övertoner komma att uppträda vid återgivningen av filmbandet. Denna störningskälla är mycket liten vid uppteckningen av låga frekvenser, där ju bandets hastighet är låg jämfört med filmens, men vid höga frekvenser blir den märkbar och resulterar i såväl volymminskning som distorsion.

Enligt ännu en annan metod, den s. k. penumbrametoden, projiceras ljuset på uppteckningsspalten via spegeln på en spegelgalvanometer, till vilken senare ljudförstärkaren anslutes (se nedan under transversalmetoden). Mellan spegeln och spalten inskjutes en skärm på så sätt, att spalten ligger i halvskugga, därav namnet. Då galvanometern svänger fram och tillbaka flyttas spalten från ljusare till mörkare halvskugga och spaltens ljusintensitet kommer på så sätt att variera i takt med ljudet.

Transversalmetoden
Den uppteckningsmetod, som f. n. mest användes i vårt land, är transversalmetoden. Principen för denna metod är, att en av en glödlampa belyst öppning via en på en galvanometer monterad spegel avbildas på en spalt, vilken i sin tur genom ett objektiv avbildas på filmbandet. Galvanometern anslutes till ljudförstärkaren och spegeln tvingas sålunda att svänga i takt med den påtryckta förstärkta mikrofonströmmen. Spalten, som i jämviktsläget belyses till hälften (se fig. 3), kommer sålunda att under uppteckningen belysas mer eller mindre, och resultatet blir, att på filmen avbildas en vågformad linje.



Fig. 3. Schematisk bild av ljusventil för transversaluppteckning

I början använde man galvanometrar, som bestodo av ett par fina trådar fästa mellan två magnetpoler, på vilka spegeln fastklistrades. Utvecklingen har emellertid framtvingat enklare och mera tillförlitliga konstruktioner. Numera användas sålunda dels elektromagnetiska, dels elektrodynamiska spegeloscillografer. I en utföringsform är den elektromagnetiska oscillografen försedd med ett litet metallankare, elastiskt upphängt mellan polerna i en magnet. På ankaret fästes oscillografspegeln. Magnetfältet alstras dels av en fältspole matad med konstant ström, dels av en spole matad med den förstärkta mikrofonströmmen. Genom att det av mikrofonströmmen alstrade magnetiska fältet varierar tvingas ankaret att svänga fram och tillbaka i sin fattning. Ankaret är försett med gummi-, olje- och virvelströmsdämpning, och dess egenfrekvens är avstämd till ca 7.000 p/s. — En typ av de moderna elektroynamiska spegeloscillograferna består av en spole rörlig i ett magnetfält alstrat av en permanent magnet. Spegeln är fastklistrad på spolen och hela enheten inneslutes i olja, vilken dels dämpar det svängande systemet, dels tjänar till att hålla det vid jämn temperatur. Denna senare vidmakthålles automatiskt konstant med hjälp av en termostatreglerad uppvärmningsanordning.



Fig. 4. Bilateralt ljudspår

Genom att variera utseendet av den på spalten projicerade ljusfläcken kunna olika ljudband erhållas. Såsom exempel härpå visas på fig. 4 en triangelformad ljusfläck, som i stället för att röra sig fram och tillbaka över spalten rör sig upp och ned. Ljudbandet kommer då, såsom visas på figuren, att bestå av ett i mitten av ljudbandet löpande genomskinligt spår, åt bägge håll begränsat av vågformade kurvor. På grund av att i själva verket två ljudband i detta fall uppstå, benämnes denna metod den bilaterala metoden. Genom att ljusfläcken utbildas till två trianglar osv. kunna flera olika spårtyper erhållas.

Uppteckningens kvalitet
Ett fel, som vidlåder såväl transversal- som intensitetsmetoden är, att spalten, som fotograferas på filmen, ej kan göras oändligt smal, vilket teoretiskt sett skulle vara det riktiga. Därav följer, att vid en korrekt uppteckning spaltbredden måste vara liten jämfört med den på filmen upptecknade ljudvågens längd. Ljudfilmshastigheten är f. n. standardiserad till 24 bilder per sekund, vilket motsvarar en filmhastighet av 0,456 meter i sekunden. En våglängd blir sålunda vid 10.000 p/s 0,0456 mm lång och spalten bör vara betydligt smalare än detta mått. Å andra sidan avtager givetvis ljusintensiteten med minskning i spaltbredden, och man måste därför som vanligt vid tekniska konstruktioner söka finna en kompromisslösning. F. n. användes vid inspelningen enligt transversalmetoden en spaltbredd av ca 0,01 mm, vilket sålunda motsvarar fjärdedelen av ovannämnda våglängd samt vid intensitetsmetoden en något bredare spalt. Det är givet, att denna spaltbredd ej ger distorsionsfri uppteckning av de höga frekvenserna, men i allmänhet räknar man ej med att på filmen kunna upptaga högre frekvenser än ca 8.000 p/s, varför denna olägenhet i praktiken blir mycket ringa.

Vid ljudfotografering räcker det emellertid ej att endast taga hänsyn till att de ingående tonerna avbildas utan frekvensdistorsion. Man måste även tänka på de olika ljudens inbördes styrkeförhållanden. Utförda mätningar hava visat, att förhållandet mellan de svagaste och starkaste passagernas effekt i t. ex. ett orkesterstycke är 1 till 1.000.000. Det svagaste ljud, som kan inspelas på en film, är givetvis det, som nätt och jämnt överröstar det brus, som alltid alstras av filmens kornighet, och det starkaste var till att börja med av tekniska skäl ca 10.000 gånger större och sålunda långt ifrån tillräckligt.


Ljudkameran

av Arne Holtzberg
ur Elektroteknisk handbok, band 5
Radio, radar, television, ljudteknik
Natur och kultur, Stockholm 1959

En modern ljudfilmsupptagningsapparat består i huvudsak av två delar, nämligen det s. k. kontrollbordet, där ljudet så att säga ”tillagas” (se fig. 1), och kamerabordet, där ljudet fotograferas (se fig. 2).

Fig. 1. Kontrollbord Fig. 2. Ljudkamera

Kontrollbordet med tillhörande mikrofoner för ljudupptagningen kan antingen placeras i ett rum intill upptagningsateljén eller intill scenuppställningen i själva ateljén, i vilket senare fall ljudingenjören kommer i närmare kontakt med inspelningen. De från mikrofonerna inkommande kablarna anslutas på det i fig. 1 visade kontrollbordet till kontakter på bordets baksida. Såsom synes är bordet uppdelat i tre fält, vardera avsett för två mikrofoner. De inkommande mikrofonsignalerna förstärkas först i var sitt förstärkarsteg, passera därefter var sin stegvis inställbara volymkontroller för att sedan sammanföras två och två till två efter varandra kopplade variabla filter, avsedda för bas- och diskantkorrigering. Efter förstärkning i ännu ett steg inmatas signalerna via en kontinuerligt variabel volymkontroller på en kompressionsförstärkare. På bordets översida märkas rattar för manövrering av filter, volymkontroller, kompressionsgrad etc. — Kompressionsförstärkaren är en tonfrekvensförstärkare, som automatiskt varierar förstärkningen med de inkommande signalernas styrka i en viss fastställd proportion och på sådant sätt att en begränsning uppåt av signalstyrkan erhålles. Härigenom undvikes s. k. överstyrning, som resulterar i förvrängt och dåligt ljud. Förstärkarens kompressionsgrad är stegvis inställbar. — De tre kompressionsförstärkarnas utgångar parallellkopplas och anslutas, till slutförstärkare, kontrollförstärkare och förstärkare för logaritmisk voltmeter, vilka samtliga finnas i bordet. Slutförstärkaren matar ljudkameran och kontrollförstärkaren kontrollhögtalaren eller kontrollhörlurarna. Den logaritmiska toppvoltmeterförstärkarens utgång är ansluten till ett speciellt instrument. Den är så konstruerad att instrumentets utslag alltid är proportionellt mot logaritmen för signalspänningens maximumvärde. Instrumentet är snabbt nog att följa även relativt korta toppar, och då det försetts med fördröjd återgång, kommer visaren så att säga att ”rida på topparna”, vilket i högsta grad underlättar kontrollen. Kontrollbordet är vidare försett med signalsystem och lokaltelefon till ljud- och bildkamera. Det stora instrumentet, synligt mitt på bordets överdel, är toppvoltmetern, de tre små instrumenten därovanför ange kompressionsgraden hos resp. kompressionsförstärkare, och det stora instrumentet till höger kan medelst på panelen synliga strömbrytare inkopplas i olika kretsar för att kontrollera ström- eller spänningsvärden.

Kamerabordet består dels av själva ljudkameran, där den fotografiska uppteckningen på filmen äger rum, och dels av en sockel, i vilken monteras nödvändiga förstärkare jämte kontrollorgan. Kameran är utrustad med två kassetter, vardera rymmande 300 meter film. Den oexponerade filmen löper från den högra kassetten (fig. 2) genom en mekanisk utjämningsanordning, över tonvalsen, där den exponeras, och vidare in i den vänstra kassetten. I den vänstra delen av kameran är den optiska och elektriska utrustningen monterad. Från en glödlampa, placerad i en flänsad kåpa, faller ljuset via en mask, synlig mellan lamphuset och den fyrkantiga lådan på bilden, ett prisma och en oscillograf på spalten, vilken genom objektivet avbildas på filmen. Mellan spalten och objektivet placeras ”noiseless”-masken. En del av det på filmen fallande ljuset reflekteras och utbrytes med hjälp av en glasskiva vinkelrätt mot strålgången i den på bilden synliga luppen, varigenom exponeringen på filmen kan visuellt kontrolleras. Dessutom utbrytes ca 10 % av ljuset och riktas mot en fotocell, vilken anslutes till en i sockeln monterad avlyssningsförstärkare, som i sin tur matar en kontrollhögtalare. Normalt ligger denna högtalare kopplad till den inkommande ledningen från kontrollbordets slutförstärkare, men då tagning äger rum överkopplas den till avlyssningsförstärkaren, varigenom kontrollen av ljudet sker omedelbart framför registreringsstället. — I sockeln finnes även inbyggd en ”noiseless”-förstärkare för matning av ”noiseless”-skärmen. Vidare märkas tonlampsreostat, instrument för övervakning av tonlampsström, ljusström, ”noiseless”-ström och glödströmmar, telefon, ljussignalanordningar etc.

Den kompletta inspelningsutrustningen består förutom av kontrollbord och kamerabord av diverse apparater såsom nätaggregat, spänningsregulatorer, mikrofoner, mikrofonkablar, anordningar för upphängning av mikrofoner, transportväskor m. m.

Ljudkameran finnes även i transportabelt och portabelt utförande. Vid det transportabla utförandet inbyggas vanligen såväl ljudkamera som mixer i en bil, vilken även utrustas med ackumulatorer och omformare för kamerans och mixerbordets drift. I bilen medföres även tillräcklig längd av mikrofonkabel upprullad på kabeltrummor.

I det portabla utförandet uppdelas ljudkameran på flera enheter. Själva kameraenheten monteras i en väska, slutförstärkaren i en annan väska, en eller flera mikrofonförstärkare i en tredje väska, mixerpulpeten i en fjärde väska etc. Enheterna drivas då vanligen från en portabel motorgenerator, vilken i sin tur matas från en sats batterier. Givetvis kan även en transportabel bensingenerator användas.



Noiselessmetoden för reduktion av brus

av Anders Djurberg
ur Fotografisk handbok, första upplagan, 1942.
Redaktör Helmer Bäckström

Den störande knäpp, som ett dammkorn ger upphov till, är starkast när det ligger på en klar del av ljudbandet. Ju mörkare filmen är där dammkornet ligger, desto svagare blir knäppen vid ljudåtergivningen. Är filmen ”alldeles svart”, åstadkommer dammkornet ingen förändring av belysningen på fotocellen, då ju i detta fall intet ljus passerar genom filmen, och någon störning uppkommer icke.

Ett ljudband genomsläpper i tysta intervaller hälften av det påfallande ljuset i ljudprojektorn. När dessa ställen på filmen exponerades befann sig nämligen oscillografens ljusreglerande organ i viloläge. Vid dessa ”tysta” tillfällen träffas alltså fotocellen av hälften av den totala ljusmängd, som i ljudprojektorn koncentreras på filmens ljudband. Därvid alstras ett fotocellbrus, som i och för sig kan vara störande. Men värre är det, om det finns damm på ljudbandet. Är det en transversalfilm, så är ljudbandet klart till halva sin bredd. De dammkorn, som befinna sig på den klara hälften, ge då upphov till ett knastrande brus, under det att dammkornen på den svärtade delen av ljudbandet ej höras.

På intensitetsljudband störa dammkornen över hela ljudbandet, men på grund av att svärtningen i ljudbandet är så stor, att filmen endast genomsläpper hälften av det påfallande ljuset, blir den av varje dammkorn alstrade störspänningen endast hälften av vad den skulle blivit om filmen hade varit klar. I realiteten blir alltså den av damm alstrade störspänningen lika för intensitets- och transversalljudband. Intensitetsljudbandet ställer sig dock ur störningssynpunkt något gynnsammare, i det att störningen är fördelad på dubbelt så många ”knäppar” som vid transversalmetoden. Bruset blir därför jämnare och mindre irriterande.

Det finns emellertid en metod att taga bort såväl fotocellbruset som den av damm och smuts förorsakade störningen, nämligen ”noiseless-metoden” (noiseless=störningsfri). Denna metod går ut på att ljudbandets svärtning ständigt skall göras så stor, att det endast genomsläpper så mycket ljus, som är nödvändigt för reproduktion av den för tillfället rådande ljudstyrkan.

Vi skola nu se hur noiselessmetoden tillämpas och börja då med ett ljudband med enkel transversalljudteckning. Vid A på fig. 1 nedan visar ett sådant ljudband vid ett tyst intervall. Som synes är halva bandet helt klar. Det genomsläpper alltså hälften av det påfallande ljuset. Men eftersom intet ljud förekommer gör detta ljus ingen nytta. Däremot alstrar det fotocellbrus och gör att damm och smuts på filmen kommer att störa. Vid detta ställe på filmen skulle ljudbandet mycket väl kunna vara svärtat över hela sin bredd. Filmen skulle då genomsläppa något ljus, och man skulle bli befriad från störningarna. Detta är just vad som sker i noiselessmetoden. Vid B på fig. 1 visas ett enkelt transversalljudband upptaget med noiseless. Vid upptagningen av detta ljudband har oscillografen varit försedd med en anordning, som automatiskt skärmat för det överflödiga ljuset vid tysta intervaller. I praktiken måste man därvid lämna en smal strimma av klar film intill den ljudtecknande svärtningskanten, då i annat fall mycket svaga ljud ej skulle komma fram. Pauser skulle bli onaturligt tysta och verka ”döda”.


Figur 1

Den automatiska avskärmningen drives av en tillsatsförstärkare till den egentliga upptagningsförstärkaren. Denna tillsats, den s. k. noiselessförstärkaren, lämnar en likström, som varierar, icke i takt med ljudsvängar utan i takt med ljudstyrkan. Noiselessförstärkaren är alltså ett slags likriktare. Den däri alstrade varierande likströmmen kalla vi noiseless-strömmen.

Vid C och D på fig. 1 ovan visas avskärmningen vid ett par olika ljudstyrkor. Vid E har ljudstyrkan nått sitt maximum. På analogt sätt kan ljusavskärmningen ske vid dubbel transversalljudteckning.

Man kan emellertid åstadkomma noiselessverkan även genom att låta noiseless-strömmen passera genom oscillografslingan samtidigt med ljudets växelström. Det viloläge, kring vilket oscillografslingan svänger, kommer då att vridas åt ena sidan mer eller mindre, beroende på styrkan av noiseless-strömmen. På så sätt erhåller ett enkelt transversalljudband det i fig. 2 visade utseendet. Den linje på ljudbandet, som motsvarar oscillografens viloläge, kallas noll-linjen (streckad linje i fig. 2). Denna metod kallas därför noll-linjeförskjutning.


Figur 2

Vid dubbel transversal anordnas noll-linjeförskjutningen så, att triangelbildens spets nätt och jämt skares av spalten vid tysta intervaller. När ljudstyrkan ökar, förskjutes viloläget, tills spalten vid maximal ljudstyrka i viloläget skär triangel bilden på halva höjden. Fig. 3 visar ljudbandets utseende vid dubbel transversal.


Figur 3

Noiselessmetoden tillämpas på analogt sätt vid intensitetsljudteckning. Den svärtning på ljudbandet, som representerar oscillografens viloläge, blir mörkare ju svagare det ljud är, som skall upptecknas. Mörkast är ljudbandet i tysta intervaller.



Noiseless-metoden

Ur NKI:s korrespondenskurs i ljudfilmsteknik 1949-61,
författad av Anders Djurberg

För att nedbringa inverkan av damm, smutspartiklar och slitageskador på filmen samt uppkomsten av brus från tontillsatsens fotocell har en metod som benämnes noiseless-metoden införts. Ordet noiseless är engelska och betyder ”fri från oljud”.

Ju mer ljus filmen släpper igenom till fotocellen, desto mer gör sig dessa störningskällor gällande, vare sig det är intensitets- eller transversalljudteckning.

Fotocellbruset stiger i direkt proportion till den ljusmängd som träffar fotocellen. En dammpartikel skärmar av allt det ljus, som träffar den, emedan den kan anses ogenomskinlig. Vid intensitets film gäller alltså: Ju starkare det ljus är, som normalt skulle gå igenom filmen, desto större ljusmängd avskärmar dammkornet, och styrkan av den knäpp som en partikel åstadkommer i högtalaren är proportionell mot den av partikeln avskärmade ljusmängden.

Vid transversalsystemet gäller: Varje dammkorn som ligger på ett klart parti av ljudbandet, åstadkommer en knäpp av maximal styrka, emedan det ljus den avskärmar är av full styrka, under det att partiklar som ligger på svärtade delar av ljudbandet över huvud taget inte hörs.

I sådana delar av ljudbandet, som återger tysta intervaller, genomsläpper ljudbandet hälften av det påfallande ljuset i ljudprojektorn. Denna ljusmängd är tillräcklig både för att åstadkomma ett märkbart fotocellbrus och för att störande framhäva filmbruset. Det är också just i tysta intervaller man mest lägger märke till brus, eftersom andra ljud då inte förekommer. Men eftersom inget ljud förekommer, är det onödigt med denna relativt starka belysning av fotocellen. Det är just denna tanke som ligger till grund för en metod att minska film- och fotocellbruset till ett minimum, den s. k. noiseless-metoden.

Noiselessmetoden innebär, att oscillografen vid inspelningen så gott som fullständigt stänger av ljuset vid tysta intervaller. Vid uppteckningen av ett svagt ljud öppnar den inte för mera ljus, än som är nödvändigt för att ifrågavarande ljudstyrka obehindrat skall upptecknas. Varken vid intensitets- eller transversalmetoden behöver oscillografen släppa igenom mera ljus, än som är nödvändigt för uppteckning av de ”klara” vågtopparna vid den för tillfället rådande ljudstyrkan. För att lättare förstå detta betraktar vi fig. 1, som visar ljudband med enkel transversaluppteckning av ett relativt svagt ljud.


Figur 1

Ljudbandet a är upptaget utan noiseless, medan b är upptaget med noiseless. I båda fallen äro vågtopparna lika höga. De åstadkommer vid avspelning lika stora ljusvariationer på fotocellen, varför ljudet i båda fallen blir lika starkt.

I a, som är upptagen utan noiseless, genomfaller en mängd onödigt ljus på fotocellen och ger anledning till brus.

I b har den överflödiga delen av ljuset avskärmats genom en extra svärtning av filmen. I oscillografen har detta åstadkommits genom en bländare, som automatiskt ställer in sig efter ljudstyrkan.

Vid återgivning av film b blir ljudet lika starkt som vid film a, men då film b på grund av den avskärmande svärtningen inte genomsläpper det onödiga ljuset till fotocellen, uteblir det störande bruset. Vi har fått en ”brusfri” film, en noiseless-film.

Ljudband c i fig. 1 visar hur noiselessverkan vid enkel transversal även kan erhållas genom en förskjutning av hela ljudteckningen ut mot ena kanten. Denna förskjutning ändrar sig med ljudstyrkan och åstadkoms därigenom, att oscillograf spegelns elektriska drivorgan inte genomströmmas endast av den i ljudtakt varierande växelströmmen utan även samtidigt av en likström, vars styrka varierar i proportion till styrkan av det ljud som upptas. Denna extra likström, som kallas förskjutningsströmmen, ar starkast vid tysta intervaller. Då förskjuter den nämligen spegelns viloläge så långt åt sidan, att endast en obetydlig ljusstrimma upptecknas i ena kanten av ljudbandet.

Vid förekomsten av ljud minskar förskjutningsströmmen lagom mycket för att låta spegeln inta ett för den rådande ljudstyrkan lämpligt läge. Vid tilltagande ljudstyrka avtar förskjutningsströmmen, tills den vid full ljudstyrka helt upphör. Då gör spegeln största möjliga utslag åt båda hållen. Något överflödigt ljus att avskärma finns inte längre, och således behöver spegeln inte förskjutas.

Denna noiselessmetod kallas nolllinjeförskjutning, emedan det är det viloläge eller ”noll-läge”, kring vilket spegeln svänger, som förskjuts.

Förskjutningsströmmen alstras i en särskild förstärkare, noiselessförstärkaren. Denna är vanligen sammanbyggd med slutförstärkaren. I sådana fall, då en särskild bländare för noiseless används i oscillografen, används förskjutningsströmmen för att dirigera denna.

Vid intensitetsmetoden försiggår noiselessuppteckning på analogt sätt. Genom förskjutning av spegeln flyttar sig gråkilsbilden eller penumbran på spaltskivan, så att den mörkare delen av skuggan ligger över spalten vid svaga ljud.

En sak som vi alltid måste hålla i minnet vid studerandet av ljudfotografering är att exponeringen i ljudkameran skall åstadkomma ett negativ. Det är t. ex. vid noiselessfilm först i kopian, som ljudbandet uppfyller noiselessbetingelserna. Negativet har alldeles motsatt verkan. De partier som på kopian skall vara särskilt mörka eller svärtade till största delen av ljudbandets bredd, är på negativet särskilt ljusa eller helt genomskinliga. Vid körning av ett noiselessnegativ är således bruset starkast vid ”tysta” intervaller.



Olika ljuduppteckningssystem.

Ur en liten skrift som heter
Kinotekniska data, utgiven av AGA ljudfilmsavdelning 1942

Ljudbandet kallas den del av filmremsan, som är reserverad för ljuduppteckningen. Ljudbandets bredd och placering på filmremsan är standardiserad. Utseendet på detta ljudband varierar beroende på metoden vid ljudfotograferingen. Tonspåret är den eller de teckningar på ljudbandet, som alstra ljudet. De olika systemen ha många varianter allt efter konstruktionen av ljudkamerorna.


Av nedanstående tabelluppställning framgå de vanligaste varianterna.

Intensitet
Standardband (Single) Utan noiseless
Standardband (Single) Med noiseless
Standardband (Single) Med noiseless och squeezetrack

Transversal
Standardband (Single) Enkel utan noiseless
Standardband (Single) Enkel med sidonoiseless
Standardband (Single) Enkel med nollinjenoiseless
Standardband (Single) Fler-transversal utan noiseless
Standardband (Single) Fler-transversal med sidonoiseless
Standardband (Single) Fler-transversal nollinjenoiseless

Specialband (ev. kommande)
Push-pull klass A (ev. B eller AB) med eller utan noiseless av endera typen samt antingen utförd som transversal eller intensitet, vid sistnämnda eventuellt även med squeeze-track.

Stereofoniskt
med eller utan noiseless av endera typen samt utförd som transversal eller intensitet, vid sistnämnda eventuellt även med squeeze-track.


Beteckningarnas betydelse samt kortfattad förklaring härtill lämnas nedan:

Standardband (Single): Är det nu använda enkla ljudbandet avsett för avspelning i vanliga apparater med enkel fotocell.

Specialband: Ljudbandet är här uppdelat i två halvor genom ett smalt svart streck. Detta ljudband kan sålunda ej avspelas i standardtontillsats utan fordrar en tontillsats med dubbla fotoceller.

Intensitet: Är beteckning för den fotograferingsmetod, som bygger på olika stark svärtning.

Transversal: Är beteckning för den fotograferingsmetod, varvid svärtningens styrka hela tiden är lika, men den svärtade delens kontur följer ljudvågen. (Transversalmetoden kallas stundom även amplitudmetoden.)

Fler-transversal: Är en transversaluppteckning med flera lika tonspår (d, v, s. svärtningslinjer).

Noiseless: Är en beteckning på en automatiskt erhållen extra svärtning av filmen vid tysta ställen ock avser sänkning av bakgrundsbruset.

Sidonoiseless : Beteckning för noiseless erhållen genom en eller flera extra svärtningsränder, som öka i bredd, när tysta ställen förekomma.

Nollinjenoiseless: Beteckning för noiseless erhållen genom ökning av tonspårens bredd vid tysta ställen (varvid noll-linjen sålunda förskjutes).

Squeeze-track: Är något som principiellt liknar noiseless men skiljer sig härifrån genom att manövreringen av denna extra svärtning sker manuellt vid omfotografering efter inspelningen.

Push-pull: Avser fotograferingsmetod, varvid halva ljudbandet upptecknar ljudet positivt och den andra halvan negativt. Vid avspelning fordras speciella push-pulltontillsatser (vilka dock kunna kopplas även för standardfilm).

Stereofoniskt: Vid detta system är ljudbandet delat och varje halva försedd med ljuduppteckning från separat mikrofon. Vid inspelning användas således två mikrofoner och två förstärkare. Vid återgivning fordras specialanläggning med två skilda kanaler från fotocell till högtalare, vilka sistnämnda placeras på var sin sida av duken.


Ljudbandens utseende: Framgår av figurer nedan.
.
Med sänkt brusnivå, som erhålles genom noiseless, squeeze-track och push-pull ernår man större volymområde, d. v. s. att skillnaden mellan det lägsta brusfria ljudet och det starkaste, som kan återgivas med samma volymkontrollinställning, blir större. Vid litet volymområde drunknar mycket av det för kvaliteten viktiga svagare ljudet i brus, som uppstår genom repor och ojämnheter i det ljusgenomsläppande partiet av ljudbandet. Noiseless, squeeze-track och push-pull i nämnd ordning äro olika steg till utökning av volymområdet och till höjandet av kvaliteten. En annan fördel med stor brusfrihet och till följd härav utökat volymområde är att man på biograferna ej behöver ändra ljudstyrkeinställningen i så stor omfattning under filmens gång. För att återgiva dessa filmer med särskilt stort volymområde s. k. Hi-Rangefilmer fordras stor utgångseffekt och överdimensionerade högtalare.


Olika typer av ljudspår med varierande bredd (amplitudmetoden),
och de ljusbilder som åstadkommer dem.


Frekvenskurvor vid in- och avspelning av ljudfilm
ur AGA-nyheter nr 1, maj 1950


Till startsidan