Способы звукозаписи на кинопленку в любительском киноматографе

     Искусство кинематографа родилось и продолжительное время развивалось как немое кино, в котором эмоциональное воздействие на зрителя достигалось исключительно изображением, действием. Но кино не осталось навсегда "великим немым". Как ни выразительно само по себе искусство движения, оно приобрело значительно большую силу, обретя "голос".

     Появление звукового кино означало, по сути дела, рождение совершенно нового вида искусства. Звук придал кинофильму новые черты и настолько его обогатил, что вызвал качественное изменение этого вида искусства.
     Стремление дополнить изобразительную часть фильма звуковым сопровождением проявилось уже при первых демонстрациях кинофильмов. Сначала это были наивные попытки спрятать за полотном экрана актеров, которые произносили по ходу фильма нужные реплики. До самого появления звукового кино демонстрация фильмов шла под сопровождение рояля, а в отдельных кинотеатрах - даже оркестра. Программа музыкального сопровождения кинофильма в каждом кинотеатре подбиралась самостоятельно из произведений различных композиторов. В отдельных, очень редких случаях музыка к фильму заказывалась особо.

     Первые попытки осуществить запись звука в кинематографии относятся к концу XIX- началу XX в. Сначала звуковое сопровождение к кинофильму записывалось механическим способом на граммофонную пластинку, диск фонографа или на другой звуконоситель, раздельный от кинопленки. Этот способ не дал возможности добиться полной синхронизации звука и изображения, поэтому со временем не стал применяться при озвучании кинофильмов.

     Развитие звукового кино стало возможным с изобретением и усовершенствованием метода оптической записи фонограммы непосредственно на кинопленку. В этом случае звук и изображение находятся на одном и том же носителе и вопрос о синхронизации их при проекции кинофильма отпадает.

     Изобретение и производственное развитие звукового кино целиком основано на работах русских ученых и изобретателей. А. Г. Столетов в конце прошлого века открыл "основные законы фотоэффекта и создал фотоэлемент, ставший основой оптической звукозаписи. Фотографическую запись звука впервые разработал в 1889 г. А. Ф. Викшемский. Несколько позднее, в 1900 г., И. Поляков создал схему воспроизведения звука, записанного фотографическим путем. В этой схеме основная роль отводилась фотоэлементу.

     Все эти и многие другие русские и иностранные изобретения составили отдельные основные элементы звукового кино, которое в том виде, как мы его знаем сейчас, появилось в 20-х годах почти одновременно в Германии, США и СССР. В Советском Союзе в 1926-1930 годах изобретатели А. Ф. Шорин и П. Г. Тагер создали два различных способа оптической записи звука.

     Оптическая запись звука в настоящее время осуществляется по следующей схеме (рис. 1). Звуковые волны от источника звука (голос, музыкальный инструмент и т. п.) 1 поступают в микрофон 2, который преобразует звуковые колебания в электрические токи звуковой частоты. Эти токи затем усиливаются ламповым усилителем 3 и подаются на светомодулирующую систему 4, преобразующую электрические колебания в световые, которые фиксируются на кинопленке 5.

     Модулятор света представляет собой магнит и катушку, помещенную в постоянное магнитное поле. С катушкой связано небольшое зеркальце. Схема действия модулятора света (рис. 2) заключается в следующем. Луч света от лампы 1 через конденсор 2 попадает на маску через отверстие в маске и линзу 4 свет проходит на зеркальце 5, отражается на линзу 6 и попадает па механическую щель 7. Линзы 4 и 6 фокусируют изображение маски в плоскости механической щели. Объектив 8 отбрасывает изображение механической щели в виде тонкого штриха на движущуюся кинопленку.

     При прохождении через катушку модулятора тока звуковой частоты зеркальце совершает колебательные движения в соответствии с колебаниями тока. При этом изображение маски перемещается в плоскости механической щели и через оптическую систему попадает на движущуюся с равномерной скоростью светочувствительную кинопленку, на которой под действием света образуется скрытое изображение фонограммы. Далее кинопленка подвергается фотографической лабораторной обработке, в результате чего на кинопленке образуется негатив фонограммы, с которого затем печатается позитив. В зависимости от устройства светомодулирующей системы получаются фотографические фонограммы переменной ширины и фонограммы переменной плотности (рис. 3).

     Качество звукозаписи зависит как от устройства светомодулирующей системы, так и от фотографических свойств кинопленки: разрешающей способности, зернистости и т. д. Для звукозаписи применяют специальную кинопленку с высокой разрешающей способностью. В результате ряда последующих операций в конечном итоге получают готовую к проекции фильмокопию, на которой совмещены изображение и фонограмма. На 35-мм кинофильмах фонограмма расположена между перфорацией и изображением, на 16-мм фильме - между краем фильма, не имеющим перфораций, и изображением.

     Принципиальная схема проекции звуковых фильмов с оптической фонограммой показана на рис. 4. Во время демонстрации звуковой кинофильм с определенной скоростью, равной 24 кадр/сек, проходит по лентопротяжному тракту звукового кинопроектора, имеющего помимо проекционной звуковую часть.

     Проходя звуковую часть проектора, оптическая фонограмма кинофильма просвечивается читающей лампой 1 через осветительно-проекционную оптику 2, предназначенную для создания на фонограмме светового штриха строго определенного размера и формы.

     Сквозь движущуюся фонограмму световой штрих попадает на фотоэлемент 3. Колебания светового пучка преобразуются фотоэлементом в колебания электрического тока и поступают в усилитель низкой частоты 4.

     Усиленные электрические токи поступают в громкоговоритель 5 и воспринимаются зрителями как речь, музыка, шумы и т. п. Одновременно с воспроизведением звука на экране проецируется изображение. Звуковая часть кинопроектора отстоит от кадрового окна на некотором расстоянии, поэтому фонограмма сдвинута относительно изображения вперед на 20 кадров (в 35-мм фильме) или на 26 кадров (в 16-мм фильме).

     Современные системы оптической звукозаписи, применяемые в звуковом кино, обеспечивают запись и воспроизведение частот в пределах от 70 до 8000 гц при коэффициенте нелинейных искажений 2-3% и динамическом диапазоне 40 дб.

     Синхронность звука и изображения достигается в процессе производства кинофильма. Метод оптической записи звука не остался монопольным методом озвучания кинофильмов. В конце прошлого века зародилась идея магнитной записи звука и применения ее в кинотехнике. Вначале в качестве магнитного звуконосителя использовали стальную ленту или проволоку. Звуконосителем служили также стальные диски, цилиндры, специальная магнитная лента, бумага, нити и т. и.

     В 30-е годы в Германии начала изготовляться в промышленном масштабе двухслойная магнитная лента, имеющая прочную эластичную немагнитную основу, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Появление этого вида звуконосителя открыло новые возможности использования магнитной звукозаписи для озвучания кинофильмов.

     В 1935 г. была разработана конструкция магнитной головки кольцевого типа, которая распространена сейчас наиболее широко.

     С 1941 г. в магнитной звукозаписи стали применять ток ультразвуковой частоты, что значительно улучшило качественные показатели магнитной записи.

     Широкое применение магнитной записи звука в кинотехнике начинается с 40-х годов.

     В основе магнитной записи звука лежит использование явлений магнетизма. Существующее вокруг магнита магнитное поле обладает очень важным свойством - способностью намагничивать некоторые материалы. Магнитная звукозапись использует явление остаточного намагничивания в ферромагнитных материалах.

     Магнитная фонограмма, записанная на ферромагнитную дорожку, представляет собой как бы последовательный ряд элементарных магнитов различной интенсивности.

     Магнитная запись и воспроизведение звука осуществляются по следующей схеме (рис. 5).

     Ферромагнитная лента при помощи лентопротяжного механизма перематывается с подающей бобины 1 на принимающую бобину 2 всегда с постоянной скоростью, своей эмульсионной стороной прижимаясь к магнитным головкам стирания 3, записи 4 и воспроизведения 5. Звуковые колебания, поступающие в микрофон 6, преобразуются в колебания электрического тока, усиливаются усилителем записи 7 и подводятся к записывающей головке 4.

     Магнитное поле, создаваемое в зазоре записывающей головки, изменяется в соответствии с звуковыми колебаниями. Ферромагнитная лента при этом намагничивается, на ней возникает магнитная фонограмма.

     При воспроизведении перемотанная обратно на подающую бобину ферромагнитная лента снова движется мимо головок, но на этот раз записывающая головка выключена, а работает воспроизводящая головка. При этом звуконоситель создает в воспроизводящей головке переменный магнитный поток: в обмотке головки возникает э. д. с., которая усиливается усилителем воспроизведения 8 и поступает на громкоговоритель 9.

     При необходимости записать на ту же ленту новую фонограмму ее пропускают мимо стирающей головки, к которой подводятся токи сверхзвуковой частоты, размагничивающие ленту.

     При записи звукостирающая головка, расположенная первой по ходу движения ленты, всегда включена и размагничивает предыдущую магнитную запись, обеспечивая подачу к записывающей головке "чистой" ленты, не несущей звука. Таким образом, стирание звука не выделяется в отдельную операцию.

     Записанная на ферромагнитную ленту фонограмма может быть воспроизведена немедленно после записи без всякой промежуточной обработки. Запись можно размагнитить, стереть, а ленту использовать для новой записи.

     Основной частью магнитофона или любого аппарата для магнитной записи является магнитная головка (рис. 6), состоящая из сердечника 7, собранного обычно из пермаллоевых пластин в виде двух полуколец. На каждой половине сердечника наматывается катушка изолированного медного провода 2. Сердечник монтируется таким образом, что между полукольцами остаются передний и задний зазоры. В передний зазор 3 для обеспечения его постоянной ширины и предохранения от загрязнения помещается прокладка из немагнитного материала.

     Передний зазор является ^рабочим и регулируется с особой точностью.

     По своему назначению головки разделяются на записывающие, воспроизводящие и стирающие. Они различаются между собой шириной зазора и числом витков обмотки. В ряде магнитофонов, предназначенных для любительских целей, воспроизводящая и записывающая головки заменены одной универсальной головкой, работающей попеременно в режимах записи и воспроизведения.

     По приведенной схеме построены все существующие аппараты для магнитной записи и воспроизведения звука.