Синхронизатор

 

Использование: в кинематографии, в частности для синхронизации изображения и звукового сопровождения в системах кино с разделительными носителями изображения и звука. Сущность изобретения: синхронизатор содержит магнитофон, усилитель, активный фильтр первой низкой частоты, два детектора, два компаратора, n-разрядный сдвиговый регистр, спусковую схему, n - 1-входовую схему И-НЕ, две двухвходовые схемы И. Буферный регистр, делитель частоты на n - 1, n-разрыдный двоичный счетчик, две схемы НЕ, схему сравнения старших разрядов, сумматор, два регистра памяти, схему сравнения, делитель частоты, информационный выход кинопроектора, электродвигатель привода кинопроектора, кинопроектор, схему сравнения младших разрядов, три ключа, два дешифратора, два индикатора, переменный резистор, постоянный резистор. 2 ил.

Изобретение относится к кинематографии и видеотехнике, а более конкретно - к электронным устройствам синхронизации изображения и звукового сопровождения в аудиовизуальных системах с раздельными носителями изображения и звука.

Известен электронный синхронизатор [1], содержащий цифровые и логические элементы и обеспечивающий в составе следящей системы очень широкие полосы схватывания и удержания, но ему присущ недостаток, заключающийся в том, что для его работы необходимо наносить на кино- или видеоленту специальные кодовые сигналы. Однако на киноленте имеется механическая перфорация, а на видеоленте - магнитная. Это обстоятельство позволяет путем подсчета числа перфорационных отверстий на киноленте (или магнитных меток на видеоленте) получать коды двоичных чисел и использовать их в качестве синхронизирующих сигналов.

Решение этой задачи достигается тем, что в устройство дополнительно введены усилитель синхросигнала, фильтр низкой частоты, два детектора, два компаратора, спусковая схема, n-разрядный сдвиговый регистр, n-1-входовая схема И-НЕ, делитель частоты на n-1, n-разрядный двоичный счетчик, две двухвходовые схемы И, две схемы НЕ, сумматор, два регистра памяти, третья схема сравнения, делитель частоты, два дешифратора и два индикатора.

Введение в схему синхронизатора двоичного n-разрядного счетчика, сумматора, третьей схемы сравнения и двух регистров памяти позволяет использовать синхронизатор в звуковых киноустановках с обычными кинолентами без нанесения на них специальных кодовых сигналов.

Введение в схему сумматора, третьей схемы сравнения и двух регистров памяти обеспечивает автоматическую коррекцию синхронности звука и изображения после склеек.

Информационный выход магнитофона соединен с входом усилителя синхросигнала, выход которого соединен с входами фильтра низкой частоты и первого детектора, выход фильтра низкой частоты через последовательно соединенные первый детектор и первый компаратор соединен с входом последовательного занесения данных n-разрядного сдвигового регистра, выход второго детектора через последовательно соединенные второй компаратор и спусковую схему соединен с синхронизирующим входом n-разрядного сдвигового регистра и с первым входом первой двухвходовой схемы И, n-1 выходов старших разрядов n-разрядного сдвигового регистра соединены с соответствующими n-1 входами n-1-входовой схемы И-НЕ и соответствующими входами буферного регистра, первый разряд n-разрядного сдвигового регистра соединен с входом первого разряда буферного регистра и с первым входом второй двухвходовой схемы И, второй вход которой соединен с выходом n-1-входовой схемы И-НЕ, выход второй двухвходовой схемы И соединен с входом "Сброс" делителя частоты на n-1, с синхронизирующим входом которого соединен выход первой двухвходовой схемы И, выход делителя частоты на n-1 соединен с входом синхронизации параллельного занесения данных буферного регистра и через первую схему НЕ - с вторым входом первой двухвходовой схемы И, информационный выход кинопроектора соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с счетным входом n-разрядного двоичного счетчика, выходы младших и старших разрядов которого соединены соответственно с входами В схем сравнения младших и старших разрядов, а также выходы n-разрядного двоичного счетчика соединены с соответствующими входами сумматора, третьей схемы сравнения и первого дешифратора, выход сумматора соединен с входом параллельного занесения данных n-разрядного двоичного счетчика, вход разрешения параллельного занесения данных которого соединен с выходом третьей схемы сравнения, выходы первого и второго регистров памяти соединены соответственно с соответствующими входами сумматора и третьей схемы сравнения, первый вывод электродвигателя привода кинопроектора соединен с первой шиной сети переменного тока, второй вывод электродвигателя соединен с первыми выводами переменного и постоянного резисторов и второго ключа, второй вывод постоянного резистора соединен с первым выводом первого ключа, вторые выводы первого и второго ключей и переменного резистора соединены с первым выводом третьего ключа, второй вывод которого соединен с второй шиной сети переменного тока, управляющий вход второго ключа соединен с выходом А > В схемы сравнения старших разрядов, выход А < В которой через вторую схему НЕ соединен с управляющим входом третьего ключа, разрядные выходы буферного регистра соединены с входом второго дешифратора, а выходы первого и второго дешифраторов соединены соответственно с входами первого и второго индикаторов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема синхронизатора.

Синхронизатор содержит магнитофон 1, усилитель 2 синхросигнала, активный фильтр 3 первой низкой частоты, первый детектор 4, первый компаратор 5, n-разрядный сдвиговый регистр 6, второй детектор 7, второй компаратор 8, спусковую схему 9, n-1-входовую схему И-НЕ 10, вторую двухвходовую схему И 11, буферный регистр 12, первую двувходовую сему И 13, делитель частоты на n-1 14, n-разрядный двоичный счетчик 15, первую схему НЕ 16, схему 17 сравнения старших разрядов, вторую схему НЕ 18, сумматор 19, первый регистр 20 памяти, третью схему 21 сравнения, второй регистр 22 памяти, делитель 23 частоты, информационный выход контакты датчика 24 кинопроектора, электродвигатель 25 привода кинопроектора, кинопроектор 26, схему 27 сравнения младших разрядов, второй ключ 28, первый ключ 29, третий ключ 30, первый дешифратор 31, первый индикатор 32, второй индикатор 33, второй дешифратор 34, переменный резистор R1, постоянный резистор R2.

На фиг. 2 изображены эпюры напряжения: а - на входе усилителя 2 синхросигнала (f1 - первая низкая частота, f2 - вторая низкая частота); б - на выходе второго компаратора 8; в - на выходе спусковой схемы 9; г - на входе D сдвигового регистра 6 (для примера показаны 5-разрядные коды, у которых импульс высшего разряда стартовый); д - на входе С двоичного счетчика 15. Предполагается, что в счетчике 15 записано число 4, с приходом импульса 1 в нем записывается число 5, с приходом импульса 2 - число 6; е - на выходе А < В схемы 27 сравнения; Ж - на электродвигателе 25 кинопроектора 26 (при подаче напряжения ключ 29 размыкается).

Синхронизатор (фиг.1) работает следующим образом.

Магнитофон стерео- или квадрофонический. На одну дорожку магнитной ленты записана фонограмма фильтра, на вторую - кодовые синхросигналы. Сигналы синхронизации представляют собой радиоимпульсы с прямоугольной огибающей (фиг.2,а), следующие с тактовой частотой и имеющие две различные низкие частоты заполнения. Первой низкой частотой кодируются единицы кода ("1"), второй низкой частотой - нули ("0"). Для каждой кодовой посылки отведено n+1 импульсов (n+1 разрядов). Первый (стартовый) импульс кодовой посылки (кода) всегда "1", а оставшиеся n разрядов используются для записи в виде двоичного числа порядкового номера кода. Двоичные числа могут записываться в порядке возрастания от 1 до максимального номера, либо в порядке убывания от максимального номера до 1. Промежутки между кодами заполнены нулями ("0"), причем число нулей промежутков должно быть не менее n+1.

При демонстрации фильма фонограмма воспроизводится динамики соответствующего канала магнитофона 1. Второй канал магнитофона 1 воспроизводит в виде напряжения кодовые сигналы синхронизации (см.фиг.2,а), которые поступают на усилитель 2 синхронизатора. Усилитель 2 усиливает синхросигналы и передает их на входы активного фильтра 3 первой низкой частоты и второго детектора 7. Фильтр 3 выделяет импульсы, соответствующие "1", которые детектируются первым детектором 4. Первый 5 и второй 8 компараторы используются для увеличения крутизны фронтов и срезов импульсов (фиг.2,б). Спусковая схема 9 служит для формирования импульсов (фиг.2,в) последовательного сдвига (которыми являются все импульсы, записанные на магнитной дорожке, независимо от частоты заполнения), поступающих на вход С сдвигового регистра 6. На вход последовательного занесения данных регистров 6 поступают информационные импульсы с выхода компаратора 5 (фиг.2,г). Коды чисел последовательно с тактовой частотой заносятся в регистр 6 и параллельно выдаются с его разрядных выходов на входы D1-Dn буферного регистра 12 и со всех разрядных выходов, кроме первого - на входы n-1-входовой схемы И-НЕ 10. Выход первого разряда сдвигового регистра 6 и выход n-1-разрядной схемы И-НЕ 10 подведены к входам двухвходовой схемы И 11. С выходов старших разрядов буферного регистра 12 коды двоичных чисел по параллельному каналу подводятся к входу А схемы 17 сравнения.

Синхроимпульсы с датчика 24 кинопроектора 26 поступают на делитель 23 частоты и далее на вход С (фиг.2,д) двоичного счетчика 15. Синхросигналы, вырабатываемые датчиком кинопроектора (это может быть контактный датчик), представляют собой прямоугольные видеоимпульсы. Поскольку частота их следования зависит от конструкции датчика и коэффициента передачи привода датчика, в схему введен делитель 23 частоты. Делитель 23 делит частоту следования импульсов, вырабатываемых датчиком 24, в такое число раз, что импульсы на выходе делителя 23 следует с частотой, равной частоте следования кодов на входе усилителя 2. С выходов старших разрядов коды чисел по параллельному каналу подаются на вход В схемы 17 сравнения. Схема 17 сравнения служит дискриминатором грубого канала следящей системы. Если коды на входах А и В схемы 17 совпадают, то на ее выходах А > В и А < В действует низкий потенциал. Если магнитофон 1 опережает проектор 26, то на выходе А > В будет полагать, что коды на магнитной ленте записаны в порядке возрастания двоичных чисел от начала к концу фильма и счетчик 15 считает в прямом направлении. Ключ 28 шунтирует резисторы R1 и R2, проектор 26 работает ускоренно (ключ 30 замкнут), догоняя магнитофон 1. Как только коды чисел на входах А и В схемы 17 совпадут, придет в движение магнитная лента, а ключ 28 разомкнется. Если же опережает проектор 26, а отстает магнитофон 1, то напряжение "1" выхода А < В схемы 17 через инвертор (схема НЕ) 18 размыкает ключ 30, цепь питания двигателя 25 кинопроектора 26 размыкается, проектор 26 останавливается и ждет, пока магнитофон 1 его догонит. При совпадении кодов на входах А и В схемы 17 во времени синхронизатор работает в режиме точного слежения.

Дискриминатор точного канала слежения является схема 27 сравнения. К ее входам А и В параллельными каналами подводятся коды младших разрядов двоичных чисел, записанных в буферном регистре 12 и счетчике 15. На фиг. 1 показано, что со схемой 27 соединены только первые разряды регистра 12 и счетчика 15, однако в точном канале слежения могут участвовать и несколько младших разрядов. Исполнительным элементом точного канала является ключ 29. Напряжение на его входе показано на фиг.2,е. Кроме того, в точный канал входят резисторы R₁ и R₂. В режиме точного слежения схема переменным резистором R₁ регулируется так, что при закороченном ключе 29 кинолента движется несколько быстрее магнитной (резистор R₂ шунтирует резистор R₁), а при разомкнутом - несколько медленнее. Далее синхронность движения носителей изображения и звука поддерживается автоматически. Напряжение на электродвигателе 25 показано на фиг.2,ж.

Коды двоичных чисел канала проектора и канала магнитофона дешифруются дешифраторами 31 и 34, и порядковые номера кодов в десятичной форме высвечиваются на индикатора 32 и 33. Это позволяет визуально контролировать точность синхронизации.

Рассмотрим работу схему выделения стартового импульса.

В промежутках между следованиями кодов сдвиговый регистр 6 очищается от единиц (импульсы промежутков - нули), и на выходе схемы И-НЕ 10 (одном из входов схемы И 11) действует высокий потенциал ("1"). С приходом стартового импульса на вход D регистра 6 на выходе схемы И 11 появляется импульс, который сбрасывает в "0" делитель 14 частоты. С этого момента открывается цепь прохождения импульсов последовательного сдвига с тактовой частотой через схему И 13 на вход С делителя 14. Поскольку коэффициент деления делителя 14 равен n-1, то в следующий момент после выталкивания стартового импульса из регистра 6 код двоичного числа, записанный в регистре 6, перезапишется параллельно в буферный регистр 12 по фронту импульса на выходе делителя 14 и будет в нем храниться до прихода следующего очередного стартового импульса на вход D сдвигового регистра 6.

Во время демонстрации фильма может произойти обрыв киноленты. Для ликвидации систематической ошибки после ее склейки введена схема, состоящая из сумматора 19, регистров 20 и 22 памяти и схемы 21 сравнения. В момент обрыва двоичное число из счетчика 15 записывается в регистр 22 и в паспорт фильма. В регистр 20 записывается двоичное число, соответствующее числу потерянных кадров при склейке киноленты. При последующих демонстрациях фильма в момент совпадения кодов на схему 27 сравнения систематической ошибки будет устраняться автоматически.

Основным достоинством синхронизатора является то, что для его работы не требует наносить коды на кино- или видеоленту. При этом сохраняется возможность автоматической коррекции синхронности после обрывов и склеек носителей звука и изображения.

Формула изобретения

СИНХРОНИЗАТОР, содержащий кинопроектор, магнитофон, три ключа, буферный регистр, две схемы сравнения младших и старших разрядов соответственно, постоянный и переменный резисторы, причем выходы младших и старших разрядов буферного регистра соединены соответственно с входами A схемы сравнения младших разрядов и схемы сравнения старших разрядов, выход A > B схемы сравнения старших разрядов соединен с управляющим входом магнитофона, а выход A < B схемы сравнения младших разрядов соединен с управляющим входом первого ключа, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности автоматической синхронизации без нанесения кодов на киноленту, в него введены усилитель синхросигнала, фильтр низкой частоты, два детектора, два компаратора, спусковая схема, n-разрядный сдвиговый регистр, (n - 1)-входовая схема И - НЕ, делитель чистоты на n - 1, n-разрядный двоичный счетчик, две двухвходовые схемы И, две схемы НЕ, сумматор, два регистра памяти, третья схема сравнения, делитель частоты, два дешифратора, два индикатора, причем информационный выход магнитофона соединен с входом усилителя синхросигнала, выход которого соединен с входами фильтра низкой частоты и первого детектора, выход фильтра низкой частоты через последовательно соединенные первый детектор и первый компаратор соединен с входом последовательного занасения данных n-разрядного сдвигового регистра, выход второго детектора через последовательно соединенные второй компаратор и спусковую схему соединен с синхронизирующим входом n-разрядного сдвигового регистра и первым входом первой двухвходовой схемы И, n - 1 выходов старших разрядов n-разрядного сдвигового регистра соединены с соответствующими (n - 1)-ми входами (n - 1)-входовой схемы И - НЕ и соответствующими входами буферного регистра, первый разряд n-разрядного сдвигового регистра соединен с входом первого разряда буферного регистра и первым входом второй двухвходовой схемы И, второй вход которой соединен с выходом (n - 1)-входовой схемы И - НЕ, выход второй двухвходовой схемы И соединена с входом "Сброс" делителя частоты на n - 1, с синхронизирующим входом которого соединен выход первой двухвходовой схемы И, выход делителя частоты на n - 1 соединен с входом синхронизации параллельного занесения данных буферного регистра, через первую схему НЕ - с вторым входом первой двухвходовой схемы И, информационный выход кинопроектора соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом n-разрядного двоичного счетчика, выход младших и старших разрядов которого соединены соответственно с входами B схем сравнения младших и старших разрядов, а также выходы n-разрядного двоичного счетчика соединены с соответствующими входами сумматора, третьей схемы сравнения и первого дешифратора, выход сумматора соединен с входом параллельного занесения данных n-разрядного двоичного счетчика, вход разрешения параллельного занесения данных которого соединен с выходом третьей схемы сравнения, выходы первого и второго регистров памяти соединены с соответствующими входами сумматора и третьей схемы сравнения, первый вывод электродвигателя привода кинопроектора соединен с первой шиной сети переменного тока, второй выход электродвигателя соединен с первыми выводами переменного и постоянного резисторов и второго ключа, второй вывод постоянного резистора соединен с первым выводом первого ключа, вторые выводы первого и второго ключей и переменного резистора соединены с первым выводом третьего ключа, второй вывод которого соединен с второй шиной сети переменного тока, управляющий вход второго ключа соединен с выходом A > B схемы сравнения старших разрядов, выход A < B которой через вторую схему НЕ соединен с управляющим входом третьего ключа, разрядные выходы буферного регистра соединены с входом второго дешифратора, а выходы первого и второго дешифраторов соединены соответственно с входами первого и второго индикаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2