Modern svensk ljudfilmsappartur

I början av år 1929 erhöll vårt nöjesliv ett nytt tillskott i och med ljudfilmens introduktion i Sverige. Det var närmare bestämt den 1 maj detta år, som två Stockholmsbiografer samtidigt öppnade sina portar för gudinnan Filmias nya barn. Reaktionen hos publik och press var till att börja med välvilligt överseende, och det nya påfundet betraktades närmast som ett experiment med ett visst kuriositetsvärde men med små framtidsutsikter. Som i så många andra fall tog den allmänna opinionen miste, och till herrar biografägares stora förvåning ställdes dessa snart inför problemet att anskaffa apparatur för denna nya konstart. Om man bortser från en del mindre företag, vilkas livstid i de flesta fall visade sig vara kort, voro de uteslutande hänvisade till större utländska firmor, vilka begagnade sig av sin förmånliga position genom att diktera sina egna ej alltid så lätt antagbara villkor. I denna situation ingrep då ett större svenskt bolag, Aga-Baltic Radio A.-B., och resultatet lät ej vänta på sig. Ingreppet insattes på ljudfilmens bägge fronter, inspelningen och återgivningen. Den 12 febr. 1930 gjordes den första ljudfilmsupptagningen på en svensk ljudfilmsapparatur i Svensk filmindustris ateljéer i Råsunda och i maj samma år återgavs för första gången ljudfilm på en svensk apparatur i biografen Sture.

Grundläggande principer.
Vilka tekniska problem var det då, som måste lösas för att nå detta resultat? För att kunna ge ett tillfredsställande svar på denna fråga är det nödvändigt att först granska principerna för ljudfilmens framställning och återgivning. Fig. l avser att schematiskt ange dessa. De ljud, som skola registreras, uppfångas och omsättas i elektriska svängningar av en mikrofon. Dessa svängningar förstärkas i en förstärkare och inmatas till den s. k. ljusventilen monterad i ljudkameran. Ljusventilen, vilken är placerad mellan en fast ljuskälla och den ljuskänsliga filmen, har till uppgift att modulera det genomsläppta ljuset i takt med de påtryckta elektriska svängningarna. Den kontinuerligt löpande filmen träffas sålunda av ett ljusknippe, vars intensitet eller storlek varierar i takt med de ursprungliga akustiska svängningarna och vilket exponerar en smal strimma av filmen. Efter framkallning inkopieras detta ljudband på bildfilmen vid sidan av bilden och ljudfilmen är färdig. Vid återgivningen passerar filmen med ljudbandet en port, där den genomlyses av en ljusstråle alstrad av den s.k. tonlampan. Efter det ljusstrålen passerat filmen träffar den en ljuskänslig cell, som har den egenskapen, att den vid en viss påtryckt konstant spänning genomsläpper en ström, som är proportionell mot belysningsintensiteten. Dessa strömvariationer förstärkas i en förstärkare och inmatas på. en högtalarkombination, som i sin tur omsätter de elektriska variationerna i akustiska svängningar.

Som synes utgör ljudfilmsapparaturen endast en kombination av redan kända apparater och detaljer, och problemen, som skulle lösas, inskränkte sig till att på ett ändamålsenligt sätt kombinera dessa delar samt anpassa dem till detta speciella verksamhetsområde. Innan vi närmare gå in på detta, bör dock själva upptagnings- och återgivningsförfarandet i viss mån beröras. I allmänhet upptages bild och ljud samtidigt, varvid bild- och ljudkamera på elektrisk väg hopkopplas. I vissa fall försvåras emellertid detta förfarande inspelningarna, varjämte s.k. naturliga ljudeffekter, ej alls förefall så naturliga, då de återgivas. Man kom då på idén att i sådana fall först upptaga bilden för att senare, vid lämpligt tillfälle, inspela ljudet. Då det ju t.ex. vid konversation är mycket viktigt, att bild och ljud äro i synkronism, anordnades den fördröjda ljudinspelningen på så sätt, att den inspelade bilden visades för aktören under det dessa intalade dialogerna. Detta system visade sig emellertid vara mindre lämpligt, och man övergick i stället till det numera nästan uteslutande använda, varvid ljudet först inspelas och sedan avspelas med grammofon under inspelningen av bilden. Skådespelarna talar i takt med det avspelade ljudet för att läpprörelser, gester etc. skola bliva korrekta. I moderna ljudfilmer förekommer ju dessutom blandade ljudeffekter, såsom t.ex. tal med bakgrundsmusik, sorl etc. Sådana effekter ernås med en s.k. återinspelningsapparat. De olika ljuden upptagas var för sig antingen på film eller grammofonskiva, varefter de avspelas och blandas i återinspelningsapparaten och upptagas på en film. Det finns även möjlighet vid detta tillfälle att genom en eller flera mikrofoner introducera originalljud eller ”naturliga” ljudeffekter åstadkomna på konstlad väg.

Vid återgivning i biograferna gällde det ej blott att åstadkomma ett så naturligt ljud som möjligt utan även att bibehålla illusionen av verklighet, dvs. ljudet skulle komma direkt från bilden. Det blev därför nödvändigt att placera högtalarna bakom duken, vilket åtminstone i början föranledde vissa svårigheter dels ifråga om att finna en lämplig duk, dels ifråga om utrymme för högtalarkonstruktionen. De dukar, som numera användas, äro av olika konstruktion, men den, som synes vara den lämpligaste, har en yta, som ger praktiskt taget diffus reflexion och som samtidigt är perforerad för att genomsläppa ljudet. Man har även funnit, att den bästa illusionsverkan erhålles genom att placera högtalarnas öppning på två tredjedelar av dukens höjd från scengolvet räknat.

Den övriga apparaturen, möjligen med undantag av volymkontrollen, placeras i maskinrummet. Det har nämligen visat sig, att det i vissa fall är lämpligt att även placera en volymkontroller i salongen, så att ljudets styrka kan kontrolleras direkt under föreställningen.

Betingelser och utveckling.
Den ljudåtergivning, som presenterades vid ljudfilmens genombrott, lämnade nog i kvalitativt hänseende rätt mycket övrigt att önska. Så småningom har emellertid tekniken för såväl inspelnings- som avspelningsförfarandet väsentligt förbättrats, och i våra dagar är resultatet ett annat.

En analys av betingelserna för ljudupptagning och återgivning var på sin tid införd i Teknisk tidskrift h. 9, 1935, Elektroteknik, och det påvisades där, att bland annat två faktorer äro utslagsgivande för kvaliteten hos det reproducerade ljudet, nämligen frekvenskarakteristiken och grundbrusnivån.

Örat förmår uppfatta frekvenser mellan ca l6–16.000 perioder per sekund, och ett reproducerbart ljud borde då omfatta detta tonområde. Frekvensområdet mellan 10.000–16.000 kan emellertid uteslutas, utan att kvaliteten märkbart försämras. Till en början voro alla de i apparaturen ingående detaljerna av den art, att de icke tilläto större frekvensområde än mellan 200–3.000 perioder. Förstärkarnas frekvensområde ökades tidigast, och sedan började kapplöpningen mellan de övriga detaljerna. Mikrofoner och högtalare utvecklades snabbt genom rundradions hjälp, och i och med införandet av alkalifotocellerna kunde den på filmen fallande ljusstrimman göras så smal, att dess dimension i filmens längdriktning blev liten i förhållande till en upptecknad ljudvåg. Filmen löper med en hastighet av 456 mm i sekunden. En våglängd vid 10.000 perioder blir således 0,0456 mm, och spalten bör vara betydligt mindre än detta mått, till exempel hälften. Standardiserad spalt är numera 0,025 mm, men på senare tid har föreslagits, att spalten åter skall ökas till 0,032 mm, vilket också skett i vissa fall.

Då de ljudvågor som träffa mikrofonen ha en mycket liten effekt, måste förstärkningen mellan denna och ljusventilen vara avsevärd. Risken för introduktion av störande element i de fotografiska processerna är stor, och då den färdiga filmen återgives på en biograf, måste de av den ljuskänsliga cellen alstrade svängningarna förstärkas millionfalt. Det är således oerhört viktigt, att alla i processen ingående operationer förlöpa med största precision. Man har vidare att taga hänsyn till de olika ljudens inbördes styrkeförhållande. Förhållandet mellan de starkaste och de svagaste passagernas effekt i till exempel ett orkesterstycke är cirka ett till en million. Det svagaste ljud, som kan inspelas för en film, är givetvis det som nätt och jämnt överröstar det brus, som alltid alstras av filmens egen finkornighet, och det starkaste blir av tekniska skäl cirka tiotusen gångar större.

Som synes av de ovan anförda siffrorna räckte, det på filmen tillgängliga volymområdet ej till, och mycket arbete har nedlagts på att utöka detsamma genom brusnivåns sänkande. Till en början sökte man, enär det huvudsakliga bruset kom från filmen, att genom en pinsam renlighet sörja för att så litet damm som möjligt samlades på filmens hinna, men så snart filmen blivit körd ett par gånger, samlade sig mängder av smutspartiklar på filmen, närmast på grund av den statiska laddning denna erhåller, då den köres genom en projektor eller då den omspolas.

Volymområdet erhöll en betydlig ökning i och med införandet av ”noiseless”-systemet, även kallat nollinjeförskjutningssystemet. Principen är den, att man icke ger filmen mera ljus vid upptagningen än att de ljusamplituder, som skola upptecknas, just få plats. Härigenom har volymområdet ökats från cirka 40 till cirka 50 dB eller i förhållande uttryckt från 1/10.000 till 1/100.000.

En konstlad ökning av volymområdet ernås genom kompressionsförstärkaren, som överför ljudet till en annan nivåskala, vilken är betydligt hopträngd. Principen har varit känd sedan länge men har tidigare medfört vissa nackdelar i form av kraftig distorsion och stora tidskonstanter vid regleringen, vilka dock alla övervunnits under de senaste åren.

För ernående av ett gott resultat ha vissa inspelningsfirmor använt ett par inspelningsmetoder, som avvika från de gängse, av vilka push-pull metoden bör omnämnas. Den består i sin ursprungliga skepnad av tvenne tonband, av vilka det ena endast upptager de positiva halvsvängningarna och det andra de negativa. Dessa båda band måste vid återgivningen adderas elektriskt genom användande av två fotoceller. Även push-pull metoden arbetar med minimum ljusgenomsläppning.

Denna strävan att förbättra ljudåtergivningen har givetvis även påverkat återgivningsapparaternas konstruktion. Den del av återgivningskedjan, som från början var mest fulländad, var troligen förstärkardelen. Själva ljudalstraren eller tontillsatsen, som den benämnes, var däremot den detalj som först underkastades diverse omkonstruktioner. De problem, som här skola lösas, äro i huvudsak ett mekaniskt, nämligen det att få filmen att passera återgivningsporten med absolut konstant hastighet och dels ett optiskt, nämligen att erhålla en så skarp uppteckning som möjligt av den spalt, som avbildas på ljudbandet. På ett tidigt stadium förekom i vissa konstruktioner av tontillsatser den s. k. fasta filmbanan dvs. filmen drogs av ett tandhjul förbi en stationär filmport. Aga-Baltic insåg emellertid redan tidigt nödvändigheten av att utbalansera eventuellt inkommande störningar genom ett svängningssystem, och redan i en av deras första tontillsatskonstruktioner passerade filmen över ett roterande svänghjul, vilket drevs av filmen själv. Detta svänghjul tillsammans med filmens egen elasticitet åstadkom en jämn rörelse. Så småningom har detta system förbättrats och moderniserats och har numera accepterats av praktiskt taget alla andra fabrikanter.

Vad det optiska problemet beträffar användes från början den s. k. mikrooptiken. Enligt denna kondenseras ljuset från en tonlampa på en mekanisk spalt, vilken spalt sedan i förminskad skala avbildas på filmens tonband. Det visade sig emellertid svårt att erhålla en skarp bild av spalten på filmen, då ju silverkornen i den senare åstadkomma en diffus belysning av kanterna. På senare tiden har man därför övergått till den s. k. makrooptiken, enligt vilken en jämförelsevis stor del av ljudbandet belyses av en tonlampa. Denna belysta del avbildas sedan av en optik i förstorad skala på en mekanisk spalt, varefter en del av ljuset, efter att ha passerat denna spalt, träffar fotocellen. Fördelen med detta arrangemang är för det första, att en skarpare begränsning av ljusstrålen erhålles och för det andra att systemet lätt låter anpassa sig till återgivandet av såväl push-pull som stereofonisk film.

Hand i hand med tontillsatsens utveckling gick givetvis utvecklingen av förstärkarna. De första förstärkare, som användes, hade ett rätt begränsat frekvensområde och deras utgångseffekt var av jämförelsevis liten storleksordning, under det att våra moderna förstärkare, utmärka sig för ett synnerligen brett frekvensområde och en distorsionsfri utgångseffekt av avsevärd storlek.

Genom ovan anförda förbättringar nådde man till slut den punkt, där begränsningen av återgivningskvaliteten var att söka i högtalarkonstruktionen. Vid denna tidpunkt insattes all kraft på att konstruera en tidsenlig högtalare, vilket resulterade i den s. k. cellhögtalaren. Man hade redan på ett tidigt stadium konstaterat, att man med ett högtalarsystem ej kunde tillfredsställande återgiva det stora frekvensområde det här var fråga om. Vidare hade man funnit, att spridningen av det högre och det lägre frekvensområdet från en vanlig baffelhögtalare ej var lika. De högre frekvenserna utvisa nämligen en utpräglad riktningsverkan, under det att de lägre redan på kort avstånd från högtalaren sprida sig åt alla håll. Följden var, att den ljudkvalitet, som erhölls mitt framför högtalarna avsevärt skilde sig från den som erhölls vid sidorna av densamma. I cellhögtalaren uppdelas effekten från förstärkaren av ett fördelningsfilter på två högtalarsystem, av vilka det ena reproducerar det lägre frekvensområdet och det andra det högre. Vidare är det högtalarsystem, som reproducerar de högre frekvenserna, försett med ett s. k. cellhorn med tillhörande akustisk transformator. I detta cellhorn uppdelas de av membranet alstrade akustiska svängningarna av den akustiska transformatorn i ett flertal kanaler, var och en försedd med ett litet logaritmiskt utformat horn. Dessa horn, som ha olika riktning, sammanfogas och bilda cellhornet. Genom detta arrangemang ernås att även de höga frekvenserna spridas över en jämförelsevis stor vinkel, varvid sålunda en enhetlig ljudblandning erhålles i hela återgivningslokalen. Utmärkande för cellhögtalaren är vidare dess i jämförelse med andra högtalare synnerligen höga elektroakustiska verkningsgrad samt dess vidsträckta volymområde.

Det senaste utvecklingssteget inom ljudfilmstekniken är införandet av s. k. stereofoniskt ljud. Detta innebär, att man vid inspelningen begagnar sig av två separata upptagningsaggregat. Det av aggregaten upptagna ljudet upptecknas på ett gemensamt ljudband sida vid sida. Även vid återgivningen användas två helt separata kanaler, vilka avslutas med var sin högtalare. Det är på detta sätt möjligt att bibringa åhörarna intrycket av att ljudkällan har både en viss utsträckning och ett visst definierat läge i rummet, vilket bidrager till att öka illusionen. Märkvärdigt nog, synes även en stereofonisk återgivning direkt inverka på åhörarnas uppfattning av ljudets frekvenskaraktär.

Moderna inspelningsapparater.
En modern ljudfilmsupptagningsapparat av Aga-Baltics fabrikat består i huvudsak av två delar, nämligen mixerbordet, där ljudet så att säga ”tillagas” och kamerabordet, där ljudet fotograferas.

Mixerbordet med tillhörande mikrofoner är i allmänhet placerat i ett mindre, väl ljudisolerat rum intill ateljén, men det kan även användas intill scenuppställningen i ateljén, där ljudingenjören kommer i närmare kontakt med inspelningen. Från mikrofonerna, som anslutas till en kontaktlist på inspelningsbordet, ledes mikrofonströmmen till tre förstärkare med stegvis variabel förstärkning, så att såväl starka som svaga ljud kunna upptagas. Den förstärkta mikrofonströmmen föres från varje förstärkare till ett filter, där korrektioner i bas och diskant kunna göras, om så erfordras. Efter dessa filter ligga volymkontrollerna för inställning av ljudstyrkan. Från volymkontrollerna föres sedan talströmmen till en kompressionsförstärkare och kontrollförstärkare. Kompressionsförstärkaren, som har variabelt kompressionsområde 0–20 dB, levererar tonströmmen till linje med 0-nivå och 600 ohms impedans för anslutning till kameraförstärkaren. Kontrollförstärkaren levererar samma ljud men med variabel nivå till kontrollhögtalare och utstyrningsinstrument. För inställning och fortlöpande kontroll av anläggningen finnes en tongenerator med glidande ton inbyggd.

Vid upptagning av stereofoniskt ljud äro de här nämnda förstärkarna dubblerade till två helt oberoende kanaler.

För stereofonisk upptagning är även kamerabordet byggt i dubbelkanalsystem, med kompletta slutförstärkare och dubbla ljusventiler med optik som bryter samman ljudteckningen på ett ljudband.

Kameran är försedd med kassetter för 300 meter film, utjämningsfilter för filmframmatningen, fotocell för kontroll av exponeringsljuset, fotocell med förstärkare för mätning av frekvenskarakteristik och katodstråleoscillograf för undersökning av distorsion m. m.

Ljusventilen är elektromagnetisk med stor spegel (ca 6 mm²) och har, utan filter, en rak frekvenskarakteristik mellan 0–8.000 perioder, varefter den faller ca 6 dB vid 12.000 perioder. Med hjälp av filter sker dock en skarp avskärning vid 7.500 perioder och karakteristiken höjes här 4 dB för att kompensera kopieringsförlusterna.

Drivning av kameror för såväl bild som ljud sker med trefas växelström, 50 perioder, och motorerna äro självstartande med osymmetriskt ankare.

Kamerans utseende framgår av figurerna, av vilka fig. 2 visar kamerabordet och fig. 3 mixerbordet. Bägge borden äro utförda i stålplåt med en tilltalande ytbehandling och monterade på gummirullar, vilket underlättar deras förflyttning i ateljéerna. Den kompletta inspelningsutrustningen består förutom av dessa två bord även av diverse attiraljer såsom mikrofoner, mikrofonkablar, anordningar för upphängning av mikrofoner, transportväskor m. m.

Moderna återgivningsapparater.
Återgivningsapparaten för ljudfilm består dels av apparater för bildframförandet dels av apparater för ljudåtergivningen.

Bildåtergivningsapparaterna äro på alla större biografer minst två till antalet, detta för att tillåta ett kontinuerligt framförande av längre program. Filmen till ett vanligt biografprogram är nämligen cirka 3.000 meter lång, under det att den största längd, med vilken en standard bildapparat kan laddas, är 900 meter. I vanligaste fall användes emellertid sällan rullar över 600 meters längd. Man framför då en akt på den ena maskinen, under det att nästa akt uppsattes i den andra och vid den första aktens slut skiftas både ljud och bild över på den andra maskinen. Skiftningen sker så omärkligt, att den ej observeras av den oinvigde.

Ljudåtergivningsapparaten består av tontillsatser, förstärkare, volymkontroller, kontrollhögtalare och scenhögtalare.

Tontillsatserna, av vilka en är monterad på varje bildprojektor, äro på en modern återgivningsanläggning konstruerade för återgivning av såväl standardfilm som push-pull och stereofonisk film, fig 5. Tonlampan är monterad i revolverfattning och försedd med två glödtrådar, varav den ena tjänstgör som reserv och med ett enkelt handgrepp kan inkopplas. Utbalanseringssystemet utgöres av två svänghjul, det ena fast förbundet med en axel, som uppbär tonvalsen, och det andra oljekopplat till detta. Filmen passerar från bildprojektorn genom en styrstege över tonvalsen och vidare över en mjukt fjädrande rulle ner i underkassetten. Vid passagen över tonvalsen hålles filmen tryckt mot denna av en tillhållarvals, vilken är konstruerad på sådant sätt, att den ömtåliga filmytan ej tar skada. På framsidan av tontillsatsen märkes optiken, vilken är förskjutbar i sidled. Med en prisma avböjes den projicerade strålen mot den i bakre delen av tontillsatsen monterade mekaniska spalten, bakom vilken fotocellen återfinnes. Genom koaxiala kablar äro tontillsatserna, via en omkastningsanordning anslutna till förstärkaren, som för små biografer utföres i väggmontage och för större i stativmontage. Omkopplaren är inbyggd i en s. k. skiftlucka placerad framför bildprojektorns objektiv och så anordnad, att då bilden skiftas från den ena projektorn till den andra, ljudet samtidigt omkastas.

Förstärkarstativet innehåller den ordinarie förstärkaren, en reservförstärkare, som i händelse av driftavbrott omedelbart kan inkopplas i stället för den ordinarie, samt en manöverpanel. Efter det de från tontillsatserna inkommande signalerna förstärkts, inmatas de på en volymkontroll placerad på maskinrummets framvägg och lätt åtkomlig för maskinisten. Denna volymkontroller medgiver en kontinuerlig variation av ljudstyrkan utan att dess kvalitet på något sätt påverkas. Från volymkontrollern passerar ljudet genom ytterligare några förstärkarsteg för att via manöverpanelen inmatas på fördelningsfiltret på scenhögtalaren. Vid utgången av förstärkaren avtappas en viss effekt, vilken uppförstärkes i en extra förstärkare inbyggd i den vanliga förstärkaren. Denna matar en liten högtalare placerad i maskinrummet, vilken möjliggör för maskinisten att bedöma ljudstyrkan samt att observera eventuellt inkommande störningar.

På manöverpanelen återfinnes omkopplare för reservförstärkare, omkopplare för reservhögtalare och vissa kontrollorgan, varigenom förstärkarens karakteristik kan ändras så, att antingen det högre eller det lägre tonområdet göres kraftigare eller svagare beroende på filmens och återgivningslokalens karaktär, samt mätinstrument för kontroll av anläggningen. Vid vissa större biografer finnes även en volymkontroller monterad i biografsalongen, vilken kan inkopplas i stället för den som är monterad i maskinrummet och skötas av någon person i själva salongen.

På de större anläggningarna finnas vidare möjligheter att i förstärkaren inkoppla ett specialfilter, vilket vid installationen anpassas efter lokalen på så sätt, att en korrekt inspelad film ger bästa möjliga ljudåtergivning.

Scenhögtalaren, som på de större biograferna numera utföres enligt cellhögtalarkonstruktionen, fig. 6, är placerad bakom biografduken på lämplig höjd. Den består av ett antal bas- och diskantsystem — antalet avpassas efter lokalens storlek — ett stort veckat bashorn och det förut berörda cellhornet eller diskanthornet, som det även benämnes. Vidare märkes en vanlig konhögtalare, vilken vid driftavbrott kan inkopplas som reserv.

Från första början har ljudfilmstekniken kännetecknats av en snabb utveckling. Detta har å sin sida medfört, att såväl inspelnings- som återgivningsapparaturen år från år förbättrats, vilket ju ur teknisk synpunkt enbart är av godo. Däremot har på detta sätt inspelningsfirmorna och biografägarna betungats med ofta återkommande moderniseringskostnader. För närvarande synes emellertid utvecklingen ha nått en punkt, där den så att säga kan stanna och hämta andan. Den ljudfilm, som i våra dagar inspelas och återgives, har visat sig kunna tillfredsställa även mycket högt ställda krav och det från början i Amerika lanserade namnet på ljudfilm ”konserverad musik”, har numera ej längre något existensberättigande åtminstone ej i den förklenande mening, som ordet först hade.

I denna uppsats har problemet med den stereofoniska ljudfilmen ansetts som löst. Här bör kanske inskjutas, att denna sak, ehuru tekniskt fullt utexperimenterad, ännu ej i någon större skala omsatts i praktiken. Denna nyhet behöver emellertid ej verka avskräckande på branschens utövare, då stereofonisk film mycket väl kan återgivas på vanlig apparatur, ehuru givetvis icke med samma kvalitativa resultat.