Устройство для синхронизации раздельных носителей звука и изображения

 

О П И С А Н И Е ii>93020)

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскин

Социапистичесиик

Республик (61) Дополнительное w авт. саид-ву (22) Заявлено 15. 08. 79(21) 2811156/18-24 с присоединением заявки М (5! )М. Кл. (з 03 В 31/04

Гоеударстмнный камнтет (23) Приоритет по делам нзобретеннй н отнрытнй, Опубликовано 23.05.82. Бюллетень рй 19 (53) УДК, 681. 323. (088.8) Дата опубликования описания 23.05.82 (72) Авторы изобретения

"" ° -е ., ы

В.ИвБартенев и П.И.Татарский

k,,:

Харьковский ордена Ленина политехнический институт, l 1 им. В.И.Ленина

3 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ РАЗДЕЛЬНЫХ

НОСИТЕЛЕЙ ЗВУКА И ИЗОБРАХЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике в области кинематографии, в част. ности и электронным устройствам син-,. хронизации изображения и звукового сопровождения в системах с раздель5 ными носителями.

Известен электронный синхрониза. тор, который представляет собой электронный синхронизатор гостроенный ив цифровых влемеитвх 1).

Цифровые регуляторы скорости лроекции выгодно отличаются от электронных синхронизаторов других типов тем, что запоминают ошибку синхронизации, в связи с чем имеют значительно боль" шие полосы схватывания и удержания.

Однако и этим синхронизаторам присущи недостатки.

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

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

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования скорости, содержащее объект регулирования, двигатель с синхродатчиком, счетчик, усилитель постоянного тока, цифроана3 93020 логовый преобразователь, элементы И, триггеры (2).

При использовании этого устройства в качестве синхронизатора возникают значительные погрешности, связанные с перечисленными ниже причинами, В схеме известного устройства один и тот же регистр сдвига регис:рирует как синхронизирующие импульсы, поступающие от кинопроектора, так и от маг- В нитофона. Поэтому для нормальной работы регистра требуется, чтобы эти импульсы не совпадали.во времени,что весьма усложняет монтаж фильма и Фонограммы. При совпадении же синхроимпульсов во времени (в результате

" динамических процессов в следящей системе) возможно нарушение синхронизации.

В связи с использованием ключа

zo в качестве исполнительного элемента схемы сигнал ошибки в процессе регулирования всегда максимален и меняется только его знак. Поэтому происходит импульсное управление скоростью двигателя проектора и синхронизатором поддерживается постоянной только средняя скорость, а мгновенная скорость двигателя проектора непрерывно изменяется. Это недопустимо при использовании такой схемы в качестве промежуточной в системах с единым носителем при перезаписи звукового сопровождения с отдельного носителя на звуковую дорожку фильма.

Нарушение синхронизации в извест35 ной схеме будет происходить еще и потому, что в магнитофонном датчике неизбежно проскальзывание магнитной ленты относительно ведущего ролика, 40 что сводит на нет все достоинства электронного синхронизатора. . Цель изобретения — повышение точности синхронизации.

Эта цель достигается тем, что устройство для синхронизации раз45 дельных носителей звука и изображения, Содержащее магнитофон с первым синхродатчиком, кинопроектор с электродвигателем, связанным с вторым синхродатчиком, первый счетчик, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, уси. литель постоянного тока, элементы И, триггер, введены реостат, второй электродвигатель с редуктором, третий и четвертый синхродатчики,,второй счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь, электронный ключ, блок

1 4 сравнения кодов., инвертор и блок грубой синхронизации, первый и второй входы которого подключены соответственно к. выходам третьего и четвертого синхродатчиков, которые установлены соответственно в магнитофоне и кинопроектора, первый выход блока грубой синхронизации соединен с входом инвертора и с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, выход первого элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход триггера подключен к третьему входу блока грубой синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно второго и тре" тьего элементов И, вторые которых под" ключены соответственно к выходу второго и первого синхродатчиков, выходы второго и третьего элементов И соединены со счетными входами первого и второго счетчиков, разрядные выходы которых подключены соответственно к первой и второй группе входов блока сравнения кодов, прямой и инверсный выходы старших разрядов первого. и второго счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, информационные выходы которого соединены с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы второго цифроаналогового преобразователя соединены с соответствующими разрядными выходами второго счетчика, первый и второй выходы электронного ключа соединены с соответствующими входами усилителя постоянного тока, выходы которого соединены с якорной обмоткой

3 второго электродвигателя, редуктор которого механически связан с движком реостата, последовательно с которым включена якорная обмотка перво" го электродвигателя.

При этом блок грубой синхронизации содержит два триггера Шмитта, два элемента И, элемент ИЛИ, триггер и два элемента И-НЕ, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами блока, первым и вторым входами которого являются входы триггеров Шмитта, выход we" мента ИЛИ является первым выходом блока, третьим входом которого явля5 9 ются первые входы элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с

Г выходом элемента ИЛИ, третьи входы элементов И-НЕ подключены соответственно к первому и второму выходам триггера, входы которого соединены соответственно с прямым выходом первого и инверсным выходом второго триггеров Шмитта, первые входы элементов И подключены к прямым выходам соответствующих триггеров Шмитта, вторые входы элементов И подключены соответственно к инверсным выходам второго и первого триггеров Шмитта, выходы элементов И подключены соот" ветственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, Канал грубой синхронизации является самостоятельной оригинальной разработкой, которая оформлена отдельной заявкой и представляет собой знаковый коррелятор, используемый в качестве дискриминатора (первичного преобразователя)относительно временного сдвига носителей. Наличие "грубого" канала позволяет устранить ошибки, возникающие из-за случайного, расхождения на целое число синхронизирующих импульсов, а также при обрыве и склейке любого из носителей.

На фиг . 1 представлена блок-схема устройства для синхронизации носителей изображения и звука; на фиг.2— эпюры напряжения в различных точках схемы; на фиг. 3 - упрощенная схема устройства.

Схема состоит из блока грубой и системы точной синхронизации. Канал грубой синхронизации содержит триггеры Шмитта 1 и 2, элементы И 3 и 41 элемент ИЛИ 5, симметричный триггер

6, элементы И-НЕ 7 и 8.

Система точной синхронизации содержит элементы И 9-12, счетчики

13. и 14, цифроаналоговые преобразователи 15 и 16, электронный ключ 17, усилитель 18 постоянного тока,электродвигатель 19 постоянного тока, механический понижающий редуктор 20, реостат 21, блок 22 сравнения кодов, инвертор 23, триггер 24, электродвигатель 25 привода кинопроектора, кинопроектор 26 с-синхронными датчиками

27 и 28 магнитофон 29 с синхродатчиками 30 и 31.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжения в различных точках схемы, где а — сигналы точной синхронизации, поступающие от кинопроектора на один

30201 6 из входов элемента И 9; б — форма напряжения между прямым и инверсным выходами триггера 1; в - сигналы точной синхронизации, поступающие от магнитофона на один из входов элемента И 1"0; г - форма напряжения между прямым и инверсным выходами триггера 2; д - напряжение на выходе элемента ИЛИ 5; е - напряжение на выхо"

10 де триггера 6; ж - напряжение на выходе элемента И-НЕ 7, з — напряжение на выходе элемента И 9; и— напряжение на выходе преобразователя код-аналог 15; к - напряжение на вы"

is ходе преобразователя код-аналог 16; л — напряжение на выходе элемента

И 12; м - напряжение на выходе схемы

22 сравнения кодов; н - напряжение на выходе триггера 24; о — сигнал

2о ошибки синхронизации на выходе УПТ

18.

Устройство работает следующим образом.

На выходы схемы поступают импуль"

2s сы грубой и точной синхронизации как от кинопроектора, так и от магнитофона. Сигналы грубой синхронизации ,записываются на самой киноленте,например на звуковой дорожке фильма зв или полосе за перфорационными отверстиями в виде гармонических колебаний звуковой частоты, промодулированных видеоимпульсани, либо в виде черных продольных штрихов (длина штриха соответствует длительности импульса и мажет йметь протяженность от десятка до нескольких десятков кадров) путем соответствующей засветки низкопонированной пленки,ли4в бо в виде полосок станиолевой фольги, наклеенных на фильм. Сигналы точной синхронизации записывать на киноленте не требуется в связи с на" личием на ней перфорационных отверс45 ™ °

Сигналы точной синхронизации (фиг. 2а) вырабатывают специальным датчицом кинопроектора, связанным с зубчатым барабаном, протягивающим киноленту, и поступают в канал точной синхронизации на один из входов элемента И 9. Импульсы точной синхронизации (фиг. ?а они обозначены вертикальными черточками., так как их длительность мала по сравнению с длительностью импульсов грубой синхрони" зации)могут соответствовать одному кадру или нескольким кадрам, или долям кадра киноленты в зависимости

7, 93 от требуемой точности синхронизации.

Например, датчики кинопроектов "Русь"

"Луч-2" и др. выдают один импульс через каждые четыре кадра. ..Импульсы грубой синхронизации считываются с киноленты синхродатчиком

28 в зависимости от способа записи (либо магнитной головкой, либо фотоэлементом, либо электрическими контактами), усиливаются, если необходимо детектируются и поступают в канал грубой синхронизации на вход триггера Шмитта. На фиг. 2 б.пока" вана.форма напряжения между выходами триггера 1.

Импульсы грубой и точной синхронизации на магнитной ленте записываются на одну и ту же специально для этого выделенную дорожку в виде гармонических колебаний звуковой часто-! ты, промодулированных видеоимпуль сами, причем частоты заполнения импульсов. грубой и точной синхронизации различны. Эти импульсы воспроизводят .магнитной головкой, усиливаются, разделяются частотным селектором, детектируются и поступает в каналы точной и грубой синхронизации.

Импульсы точной синхронизации (фиг.

2, в) от магнитофона поступаюг на ,,один из входов элемента И 10. Импуль ":сы грубой синхронизации от синхродат чика 31 магнитофона поступают на вход триггера Шмитта 2. На фиг. 2,г показана форма напряжения между выхода» ми триггера 2.

При точной синхронности изображения и звука импульсы точйой и грубой синхронизации, поступающие от датчиков 27 и 28 кинопроектора 26, совпадают по времени с соответствующими импульсами, поступающими от магнитофона 29.

Импульсы точной синхронизации (фиг. 2, а) от контактного механизма кинопроектора через элемент И 9 (фиг . 1) поступают в счетчик l3, а от магнитофона (фиг. 2,в)через элемент И 10 в счетчик 14.

Преобразователи 15 и !6 преобразуют двоичные числа поступивших в счетчики импульсов в напряжения (фиг. 2, и соответственно), которые подаются на входы усилителя 18, выполненный по мостовой схеме, на выходы которого подключен микродвигатель 19 постоянного тока, редуктор

20, реостат 21 6разуют- исполнительную схему. Если на счетчики в какой0201 8 на выходах .преобразователей 15 и 16

1О

15 го

25 зо

3S который включает ключ 17, закорачиваю55 щий вход усилителя 18 и выключающий исполнительную схему на время, пока ,оба счетчика не перейдут к началу нового счетного цикла. Обычно разница ао

1 то момент времени поступило одинаковое число импульсов, то напряжение равны, сигнал ошибки (фиг. 2,6) на выходе усилителя 18 равен нулю и ротор двигателя 19 не вращается.

Если we,íànðèèåð, в счетчик 13 поступит большее число импульсов, чем в счетчик 14 (носитель изображения опережает носитель звука), то возникает положительная разность напряжений между преобразователями 15 и 16. Это приведет к разбалансу моста усилителя 18 и на его выходе появится сигнал .ошибки (фиг. 2,о)такой полярности, что двигатель 19 через редуктор 20 передвинет ползунок - реостат 21 в сторону .увеличения его сопротивления.

Двигатель кинопроектора 25(коллектор- ный двигатель переменного тока)уменьшит обороты и рассогласование изображения и звукового сопровождения будет устранено. В случае отставания изобразительного ряда от звукового сопровождения на выходе УПТ 18 появляется .сигнал ошибки обратной полярности, двигатель 19 через редуктор

20 передвигает ползунок реостата

21 в сторону уменьшения его сопротивления, двигатель кинопроектора 25 увеличивает скорость, синхронность изображения и звука восстанавливается.

В процессе работы схемы счетчики импульсов время от времени переполняются, а затем счет начинается сначала. Может случиться, что в момент переполнения одного из счетчиков в счетчиках будут записаны разные числа.:

Это приведет к образованию большого сигнала ошибки обратной полярности,. который будет действовать от момента переполнения одного счетчика до момента переполнения второго.

Чтобы этого не происходило, с выходов (одного прямого. а другого инверсного) последних (высших разрядов) триггерных ячеек счетчиков снимаются напряжения н подаются на входы элемента И 12.

При совпадении положительных перепадов этих напряжений, на выходе элемента И 12 вырабатывается импульс положительной полярности (фиг. 2,л), 9 9 в числах импульсов, записанных в счет чиках, в момент перехода не превышает !-2 импульса.

Если по грубому каналу имеется рассогласование в относительном. положении носителей изображения и звука, то на выходе элемента ИЛИ 5 действует напряжние (фиг ° 2,д), которое подводится к входам элементов И-НЕ 7 и 8, в зависимости от того, в каком состоянии находится триггер 6 (напряжение между его выходами показано на фиг. 2,е), воздействует на элемент 7 или 8. В приведенном на фиг. 2 примере в течение импульса рассогласова ния (фиг. 2,д) на всех входах элемента 7 одновременно действуют нап- . ряжения, и на его выходе напряжение пропадает (фиг. 2,ж). При этом напряжение с одного из входов элемента

И 9 снимается и импульсы точной синхронизации через него в счетчик не проходят (фиг. 2,з).

Если напряжение пропадает на выходе схемы И-НЕ 7, то это означает, что изображение отстает от звукового сопровождения, если - на выходе схемы И-НЕ 9, то изображение опережает звуковое сопровождение. На фиг. 2,ж, показано напряжение на выходе схемй

И-НЕ 7. В приведенном примере изображение отстает от звукового сопровождения. Так как длительность отрицательных импульсов (фиг. 2,ж) .соответствует величине рассогласо-, вания по "грубому" каналу, то ее можно представить числом импульсов точной синхронизации. Для выполнения этой операции отрицательные импульсы ( величины рассогласования подаются с логического элемента И-НЕ 7 на один из входов логического элемента И 9, а с логического элемента И-НЕ 8йа логический элемент И 10. В течение времени действия отрицательных импульсов рассогласования импульсы точной синхронизации через элементы

И 9 и 10 не проходят и в счетчики не поступают.

Поскольку в данном примере звук опережает изображение, то отрицательный импульс (фиг. 2,ж) действует на элемент И 9, который не пропустит в счетчик,11 именно столько импульсов точной синхронизации, на сколько импульсов имеется рассогласование между носителями изображения:и звука.Канал точной синхронизации отреагирует на разницу в числах, записанных в

30201 10 счетчиках, таким образом, что скорость проекции возрастет и будет увеличенной по сравнению с номинальной, пока не наступит равенство чисел а. счет г4иках, т.е. пока не ликвидируется рассогйасование -s относительном положе-. нии носителей изображения и звука.

Очевидно, что блок грубой синхронизации при наличии рассогласования

1р должен вступать в работу только в том случае, если сигнал ошибки по точному каналу близок или равен нулюе

Для осуществления этой логической зависимости имеется схема, состоящая из логического элемента И ll, блока

22 сравнения кодов, инвертора 23 и триггера 24. На выходе блока 22 действует напряжение (фиг. Z,м)только в том случае, если числа, записанные в счетчиках, равны, либо отличаются не более, чем на единицу. Это напряжение подается на один из входов элемента И 11. На второй его вход подается (фиг. 2,д) положительный импульс рассогласования по грубому.каналу (если рассогласование имеется) с выхода элемента ИЛИ 5. Reредний фронт положительного импульса (фиг. 2,д) через элемент И 11 при- наличии найряжения на втором его входе переводит триггер 24 в положение

"1". С единичного выхода триггера 24 напряжение поступает на входы элементов И-НЕ 7 и 8. При наличии этого напряжения (разрешения) на входах элементов 7 и 8 включается в работу канал грубой синхронизации.

В исходное состояние триггер 24

4р возвращается задним фронтом положительного импульса (фиг. 2,д) через инвертор 23.

На фиг. 2,н показано напряжение на единичном выходе триггера 24.

При работе устройства разность записанных в счетчиках чисел импульсов

:обычно не отличается более чем на 12 импульса. Наибольшая разница (порядка десятков импульсов)получается при остановке и в момент пуска системы. Для остановки и пуска системы в процессе демонстрации достаточно останавливать и запускать магнитофон.

Например, при остановке магнитофона

29 с некоторым опозданием остановит" ся кинопроектор 26. За время опоздания в счетчик 13 запишется определенное число импульсов, а в счетчик

14. импульсы поступать не будут, (так

11 9 как магнитофон остановлен), что создает большую разность в числах импульсов, записанных в счетчиках. В момент пуска эта разность сохранится, но по мере работы системы будет устранена. Поэтому можно, с целью упрощения устройства, исключить специальную логическую схему, состоящую из элементов 11, 22, 23, 24, и включать

"грубый" канал в работу с некоторым опозданием после включения магнитофона (например, с помощью устройст" ва временной задержки или отдельным тумблером, когда система войдет в синхронизм1, а при выключении - немедленно выключать "грубый канал".

Упрощенный вариант устройства показан на фиг. 3.

Устройство может использоваться как при демонстрации кинофильма, так и при его озвучении.

Возможность обеспечения автоматического устранения рассогласования между изображением и звуковым сопровождением в процессе демонстрации фильма, возникающего из-за потери части синхронизирующих импульсов в результате обрывов и последующей склейки любой из лент (кино или магнитной) или неточного выставления их по начальным меткам, выгодно отличает предлагаемый синхронизатор от известного.

Формула изобретения

1. Устройство для синхронизации раздельных носителей звука и изображения, содержащее магнитофон с первым синхродатчиком, кинопроектор с электродвигателем, связанным с вторым синхродатчиком, первый счетчик, выходы которого соединены соответственно с входами первого цифроаналогового преобразователя, усилитель пос тоянного тока, элементы И и триггеры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности синхрониза- ции, в устройство введены реостат, второй электродвигатель в редуктором, третий и четвертый синхродатчики,вто1рой счетчик, второй цифроаналоговый . преобразователь, электронный ключ, блок сравнения кодов, инвертор и блок грубои синхронизации, первый и второй входы которого подключены сооТВеТсТВрННо к выходам третьего и четвертого синхродатчиков, которые

5 0

Зо

55 первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, выход первого элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход триггера подключен к третьему входу блока грубой синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к выходу второго и первого синхродатчиков, выходы второго и третьего элементов И соединены со счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, разрядные выходы которых подключены соответственно к первой и второй группе входов блока сравнения кодов, прямой и инверсный выходы старших разрядов соответственно первого и второго счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, информационные выходы которого соединены с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы второго цифроаналогового преобразователя соединен с соответствующими разрядными выходами второго счетчика, первый и второй выходы электронного ключа соединены с соответствующими входами усилителя постоянного тока, выходы которого соединены с якорной обмоткой второго электродвигателя, редуктор которого механически связан с движком реостата, подключенного к якорной обмотке первого электродвигателя.

2. Устройство по и. 1, о т и и ч а Yl ш е е с я тем. что блок грубой синхронизации содержит два триггера ймитта, два элемента И, элемент ИЛИ, триггер и два элемента И-НЕ, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами блока, первым и вторым входами ко;opof о RBflAI0TcH входы триггеров Нмитта, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, третьим входом которого являются первые входы элементов И-НЕ, вторые. входы которых соединены с выхОдом элемента

ИЛИ, третьи входы элементов И-HE подключены соответственно к первому

30201 12 установлены соответственно в магнитофоне и кинопроекторе, первый выход блока грубой синхронизации соединен с входом инвертора и с первым входом

13 930201 14 и второму выходам триггера, входы :ключены соответственно к первому и которого соединены соответственно второму входам элемента ИЛИ. с прямым выходом первого и инверсным . Источники инФо рмации, входом второго триггеров Шмитта, пер- принятые во внимание при экспертизе вые входы элементов И подключены к 5 l. Кондратьев Е.Б. Электронный прямым выходам соответстсуищих триг- синхронизатор для озвучивания любигеров Имитта, вторые входы элементов тельских Фильмов". -"Радио" 1974

И подключены соответственно к инверс- N ll, с. 42-44. ным выходам второго и первого тригге- 2. Майоров Ф.В. Электронные регуров Шмитта, выходы элементов И под- 1в ляторы.ГИТ,Л.И.,1956;ñ. 369(прототип).