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" PERFECTIONNEMENTS à l'ENREGISTREMENT PHOTO-ELECTRIQUE de SONS. H"
La priorité du brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique le 26 Novembre 1929 par Monsieur Edward W. KELLOGG, est revendiquée pour cette demande en vertu de la Convention Internationale de 1883.-
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L'invention vise l'enregistrement photographique des sons et elle s'applique plus particulièrement dans le cas d'un enregistrement à amplitude variable, ou à densité va- riable, des sons qui, au cours de l'.opération,subissent des variations considérables d'intensité ou de volume.
il est toujours désirable d'assurer l'enregistrement d'une manière telle que, pendant la reproduction des sons,le rapport du son utile aux bruits de fond soit tel qu'à aucun moment un auditeur n'ait la sensation de la présence de ces bruits qui,dans aucun cas,ne doivent accaparer son atten- tion. Quand le son enregistré est d'un volume relativement grand ou uniforme,les bruits de fond passent généralement inaperçus,mais quand les sons deviennent plus faibles (par exemple dans le "piano" de la musique), ils deviennent souvent très perceptibles et nuisent à l'effet de la musique.
Pour échapper à cet inconvénieht, on a fait parfois intervenir, dans l'enregistrement commercial de la musique, pour conser- ver le rapport désiré entre les sons utiles et les bruits de fond,une augmentation du degré d'amplification utilisé à l'enregistrement,de telle sorte qu'on enregistre des ondes sonores relativement faibles avec une amplitude plus grande.
C'est un principe qui ne va pas lui-même sans certains inconvénients,parce qu'il prive la musique de son "expression propre" lorsqu'on reproduit d'une manière usuelle les enregis- trements ainsi obtenus.
Une des caractéristiques de l'invention est de fournir des moyens perfectionnés d'établir l'enregistrement sonore des sons ayant pour avantage la réduction des bruits de fond, sans aucun sacrifice de "l'expression", ou autrement dit d'un rapport naturel entre les passages de "forte" et les passages de "piano"
L'invention est encore caractérisée par le fait qu'elle
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fournit des moyens et appareils de construction simple permet- tant de réaliser cette méthode et qu'elle améliore les enre- gistrements obtenus,dans des proportions très marquées.
Si un enregistrement photographique des sons était fait suivant les principes qu'on vient d'exposer,notamment avec amplification plus marquée des passages "piano", il se- rait possible de rétablir "1' expression musicale" désirée, en abaissant l'amplification au degré voulu dans le système reproducteur,au moment même où l'on a fait intervenir à l'en- registrement l'accroissement d'amplification indiqué.
Dans le cas d'un système reproducteur à amplification réduite, l'intensité des bruits de fond est réduite,aussi bien que celle de la musique,et puisqu'on a assuré,lors de l'enre- gistrement à aplitude augmentée, un rapport satisfaisant entre ces deux éléments, l'effet désiré se trouve obtenu, c'est-à-dire que les passages "piano" sont reproduits "piano", comme les sons l'étaient à l'enregistrement,les bruits de fond étant toujours maintenus assez faibles pour passer inaperçus.
Au lieu de réduire l'amplification à la reproduction,pour réduire le volume,on peut arriver au même effet en rédui- sant l'éclairement dirigé à travers le film sonore dans la cellule photoélectrique utilisée à la reproduction", On peut obtenir de différentes façons une telle variation de l'éclairement atteignant le films,par exemple en in- terposant un verre obscur ou coloré dans le trajet du faisceau lumineux, ou en réduisant l'éclat de la lampe, par mise en circuit de résistances. Toutes les méthodes permettant de réduire ainsi l'intensité des sons repro- duits ont l'inconvénient d'exiger le concours d'un opé- rateur ou celui d'appareils auxiliaires asses compliqués commandés,par exemple, au moyen de perforations spéciales
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ou de dents pratiquées dans le film.
Suivant la présente invention, on arrive aux résultats désirés sans l'interven- tion d'un opérateur et la nécessité d'appareils de commande compliqués et on assure ceci en enregistrant les passages doux de musique ou de parole à une amplitude pous grande, et en voilant ces passages de l'enregistrement en se servant par exemple d'un affaiblissement approprié de la lumière.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la descrip- tion suivante et aux dessins qui l'accompagnent,donnés simple- ment à titre d'exemple et sans aucune limitation, et dans les- quels :
La Fig. 1 représente une vue schématique d'une forme d'appareil établie suivant l'invention,permettant l'application du principe et des moyens préconisés.
Les fig. et 3 représentent des parties respectives d'un film négatif et d'un film positif portant des sons de volume variable enregistrés à la manière habituelle.
Les fig. 4 et 5 représentent les parties respectives d'un film négatif et d'un tirage positif correspondant à des sons de nature analogue,enregistrés suivant la présente inven- tion.
La fig. 6 est une vue analogue à celle de la fig. 1 mais relatige à une variante.
La fig. 7 représente une partie d'un négarif établi à l'aide de cette variante.
Four mieux comprendre le principe de l'invention on commencera par l'examen des fig. 2 et 4 qui représentent respectivement un négatif et un tirage positif du même film, ce film étant du type à amplitude variable obtenu suivant les méthodes habituelles. Le son enregistré sur la partie gauche du négatif 1 est relativement intense et,par conséquent, l'amplitude des ondulations enreigstrées 2 est grande,les ondulations occupant presque l'entière largeur dé la fraction sonore 3 du film.
Près du centre du négatif, le voume des sons @ \LLIl. tL s sons
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diminue et le volume des sons enregistrés ensuite est relativement faible et correspond,ainsi qu'on le voit,à des enregistrements ondulés 4,de faible amplitude occupant la partie droite du négatif. uans l'établissement de l'enregistrement photographique d'amplitude variable l'intensité de la lumière est générale- ment telle que la partie exposée du négatif est opaque ou noire, tandis que la partie non exposée est pratiquement trans- parente ou claire..Dans le négatif 1, on a représenté la partie opaque 0 de l'enregistrement,sur le bord du sillon sonore avoisinant la partie centrale du film, et la partie claire 6 du côté de la marge adjacente.
Le positif 7 (fig.3) étant un tirage du négatif 1, porte un enregistrement ana- logue,mais dont les parties opaques 8 et les parties claires 9 se trouvent inversées. Si le négatif est fait suivant la méthode actuellemert utilisée, comme c'est re- présenté sur la fig.2 et si le film positif tiré de ce négatif et représenté fig. 3 sert à la reproduction des sons selon les procédés habituels,un étroit faisceau lumineux transveral étant projeté à travers le film; dans une cellule photoélectrique, on peut voir que, dans les parties de l'enregistrement correspondant aux faibles volumes sonores,la lumière traverse sans obstruction le film, dans la moitié à peu près du sillon sonore.
Les bruits de fond qui sont si marqués pendant les passages "piano", sont dus aux chocs qui se produisent dans la cellule photoélectrique "shoteffect", et à la modulation de la lumière par des particules détachées du film ou des poussières. L'effet de ces deux sources de bruit s'atténue lorsqu'on diminue l'éclairement projeté à travers le film sur la cellule.
Suivant la présente invention, on réduit ces bruits,dans les passages où le volume des sons diminue en rendant la partie normalement Flaire du sillon sonore moins transparente,et en compensant cette va-
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riation par une augmentation d'amplitude des ondes sonores, ce.qui revient à éclairer la cellule photoélectrique avec une petite quantité de lumière presque entièrement modulée, au lieu de l'éclairer avec une grande quantité de lumière modulée seulement dans de faibles propostions. Un obtient notamment l'enregistrement sonore qu'on vient de décrire en réduisant l'intensité du faisceau lumineux passant sur le film, dans l'enregistreur et en augmentant corrélativement l'amplitude de vibrations du faisceau lumineux, et en imprimant le négatif ainsi obtenu à la manière habituelle.
Les fig. 4 et b représentent respectivement un enregistrement sur film négatif et un tirage positif cor- respondant aux mêmes sons que dans les fig. et 3 mais obtenu par l'utilisation des moyens de la présente invention. L'enregistrement sonore représenté à l'extrémité gauche du négatif lU ne diffère pas de celui qui occupait l'extrémité correspondante de la Fig. 2 Au milieu du sillon sonore et s'étendant à l'extrémité droite,l'enregistrement diffère de celui de la Fig. 2 à deux égards,notamment parce que la partie normale- ment opaque 11 est devenue grise ou semi-transparente, et parce que l'amplitude des ondulations 12 est plus grande que les ondulations représentées en 4, fig. 2, atteignant même pratiquement la même hauteur moyenne que le haut de la partie gauche du film 10.
Comme conséquence du tirage,le positif 13,obtenu au moyen du film 10, a son extrémité gauche analogue à l'extré- mité correspondante du film 7 de la fig. 3, mais la partie normalement claire 14, occupant l'extrémité droite, est grise ou semi-opaque, l'amplitude des ondulations étant la même que dans le négatif lU de la fig. 4. Ainsi quand le film 13 traverse l'appareil reproducteur,une moindre quantité de lumière pénètre dans la cellule photoélectrique dans les périodes @
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pendant lesquelles on reproduit des ons faibles.
L' éclairement diminué a pour effet une réduction des bruits de fond et compense en même temps l'augmentation d'ampli- tude des ondes enregistrées, de ette manière que la musique est reproduite à tout instant, avec un volume convenable, assurant la même "expression" qu'on lui avait donnée lors de l'exécution ayant servi à l'enregistrement.
La Fig. 1 représente schématiquement une forme de réalisation d'appareils permettant d'appli- quer le procédé ci-dessus. Un a fait servir à cette illustration, l'appareil qui présente de grandes analogies avec les types commerciaux actuellement utilisés pour l'établissement d'enregistrements sonores à amplitude variable. Le son enregistré est reçu par un collecteur de sons approprié, par exemple le microphone 20 relié,par les fils 21, à l'amplificateur 22 comportant des tubes électro- niques qui amplifient les vibrations reçues dans le microphone, autant qu'il est désiré pour le fonction- nement du galvanomètre enregistreur 26 relié ,par les fils 24, à l'amplificateur.
L'enregistreur comporte une boite opaque àla lumière 23, dans laquelle le film est déplacé régulièrement devent l'orifice d'exposition, la lumière à laquelle il est exposé étant fournie par la lampe électrique 25 qui envoie un faisceau lumineux sur le miroir vibrant d'un galvanomètre oscillotraphique 26.
L'enregistreur est pourvu d'un système optique 27 concentrant le faisceau réfléchi en une étroite bande sur le film sensible,et par suite de ses vibrations transversales, le faisceau produit un enregistrement d'amplitude variable des sons collec -
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tés par le microphone, Pour appliquer l'invention, on réduit la quantité de lunière atteignant le film dans les périodes où, par suite de la faiblesse des sons atteignant le microphone, l'amplification entre microphone 20 et galvanomètre 26, a été augmentée, et on accroît au contraire la lumière pendant les périodes de sons normaux et puissants qu'on a enregistrés avec amplification normale. On peut faire appel à dieversmoyens pour faire varier la quantité de lumière atteignant le film.
Dans le dessin, on a supposé qu'il était fait appel au rhéostat 28 ayant son bras de contact à curseur 29 mis en circuit avec la batterie 30 et la lampe 25. Le déplacement dans un sens du bras de contact 29 du rhéostat a pour effet d'insérer la résistance en série avec la lampe, et par conséquent de diminuer l'éclairement. Au contraire, un déplacement de sens inverse augmente l'éclaire- ment,par suppression de la résistance. Un a représenté l'amplificateur 22 comme obéissant à deux organes de commande, l'un (31) étant un régulateur de voulume primaire, l'autre (32) un régulateur de volume compensateur. Ces deux organes de commande assurent, comme représenté, une augmen- tation de l'amplification lorsqu'on déplace,dans le sens des aiguilles d'une montre, l'organe de comman- de, et une diminution lorsqu'on le déplace en sens inverse.
Le processus normal serait de régler l'or- gane de commande 32 pour l'amplification, minimum, et d'accorder alors l'organe 31 au gugé, de façon que les sons les plus puissants donnent au faisceau lu- mineux son amplitude maximum de déplacement, c'est à dire d'amplitude juste comptable avec la largeur
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du sillon sonore de pellicule. La lampe fonctionne alors à plein éclat pendant l'enregistrement des passa- ges de musique puissante. rendant le reste de l'opéra- tion d'enregistrement,on ne toucherait pas à l'organe de commande 31, mais on règlerait l'organe 32 de temps à autre,suivant l'intensité de la musique, de façon à maintenir l'amplitude de mouvement du faisceau lumineux à tout instant aussi près que possible du maximum.
L'organe de commande 3 est relié,par la tige 33, à une extension de la poignée du rhéostat 29, et les parties sont tellement proportionnées que d'un accrois- sement d'amplification, l'éclat de la lampe diminue d'une quantité suffisante pour que le volume des sons produits soit pratiquement inaltéré.
Dans les fig. 4 et 5, l'amplitude des ondulations sonores 15 est représentée à peu près égale pour la partie droite (sons réduits) et pour la partie gauche (sons puissants); mais à la reproduction des sons enregistrés (reproduction qui se fait au moyen du tirage représenté fig. 5.), on obtient la réduction désirée de volume de la partie droite,principalement par diminution de la quantité de lumière atteignant la cellule ' à travers la partie obscurcie du film (et non pas par une. diminution d'amplitude des ondes sonores).
La variation de l'intensité lumineuse se fait de préférence progressivement, et le rapport de ces variations à la commande compensatrice de volume est basé sur le développement photographique du négatif et du tirage (suivant les rapports de constraste, ou valeurs "gamma"). L' appareil est construit de façon que l'opérateur puisse faire varier la commande de volume, à volonté pour maintenir l'amplitude du spot lumineux enre-
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gistreur assez prés du maximum admissible ( en d'autres termes, en deçà du dépassement) sans affecter le volume des sons reproduits, et par conséquent sans compromettre "l'expression" de la musique,
C'est à titre d'exemple et sans caractère limitatif qu'on a décrit l'invention pour l'appliquer à un enregistrement à amplitude variable des sons,
car les mêmes principes peuvent s'appliquer à l'enregistrement à densité variable, la seule différence étant que, dans ce dernier cas, il faut prendre particulièrement soin d'éviter la sous-exposition du négarif. Le système à densité variable exige, si l'on veut éviter la distorsion, que l'exposition du négatif et de son tirage soit maintenue entre certaines limites, et que les développements des deux soient particuliè- rement surveillés et réalisés de façon telle que le produit des deux "gammas" soit à peu près égal à 1.
L'application de 'l'invention aux systèmes à densité variable obligera d'augmenter, dans une certaine mesure, la gamme des "expositions" utilisées mais, si l'on en tient compte, il sera toujours possible de rester dans les limites de non-distorsion limites entre lesquelles l'enregistrement à densité variable peut tirer plein bénéfice de l'invention.
Quand l'invention est appliquée à un enregistrement à amplitude variable, il est néces- saire de déterminer à l'avance le produit "gamma" du négatif et du tirage et deréaliser pratiquement, avec une précision raisonnable, les développements ainsi déterminés, mais il n'est pas du tout nécessai- re que le produit "gamma" soit alors égal à l'unité. L'enregistrement à amplitude variable
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exige seulement deux degrés d'exposition, et de ces deux degrés, celui d'exposition maximum du négatif, et celui d'exposition minimum du tirage, ont besoin d'être dans des limites de l'exposition normale.
Vans les limites d'exposition normales et avec tout degré de développement du négatif et du tirage ( ou valeurs "gamma" )et avec une valeur connue de la lumière servant au tirage, il y a une relation définie et reproductible entre l'exposition du film négatif et la transmission (ou fraction de la lumière incidente transmise à travers la partie correspondante du tirage). Cette relation peut se calculer d'avance pour les émulsions offrant des caractéristiques connues.
Les donpées requises pour l'établissement des appareils fig. 1, doivent comprendre les caractéristiques des deux émulsions et les valeurs " gamma" auxquelles chacune doit être développée, les conditions d'exposition au tirage, @'exposition du négatif avec lampe à plein éclat, et la réduction de l'exposition négative résultant des divers degrés d'insertion de la résistance en série avec la lampe enregistreuse. Avec ces indi- cations, il est possible de calculer, pour chaque degré de commande de volume 32, l'augmentation de résistance du rhéostat 8 qui devient juste nécessai- re pour compenser exactement, ou pour réduire la lumière transmise à travers le tirage, dans le même rapport qu'à été augmentée la tension appli- quée au galvanomètre enregistreur 26 , lors de la précédente opération pour le négatif.
Un écran mobile à transparence variable interposé dans le passage du faisceau lumineux enregistreur, pourrait aussi bien que 1e rhéostat 28, servir de moyen de
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réglage de la lumière utilisée à l'exposition. Les caractéristiques de transmission de cet écran devraient naturellement être connues pour l'étude de l'appareil, mais la détermination de celui-ci, dans ce cas, pourrait être rendue plus simple que dans le cas du rhéostat et moins dépendante des caractéristiques de la lampe 25.
En pratique, il serait nécessaire d'utiliser les sortes de films pour lesquelles l'appareil a été étudié et d'en standardiser ou uniformiser le développement. Si on ne prend pas ces précautions, des variations dans le réglage de la commande 32 ne laissent pas le volume de sons finalement obtenu tout à fait invariable; mqis, même s'il y avait un écart considérable à cet égard, par rapport au rapport idéal, les résultats que donne l'invention sont nettement supérieurs à ceux qu'on peut obtenir avec les méthodes habituelles suivant lesquelles on varie le volume de sons sans intervention d'aucun facteur compen- sateur dans la reproduction.
L'intervention, dans la forme de la description ci-dessus, s'applique à la confection d'un enregistrement original ou négatif, aussi bien qu'à l'établissement de positifs tirés du négatif (soit tirage par contact, soit tirage optique) des films sergant à la reproduction des sons. Dans certains cas, il peut être désirable d'utiliser l'enregistrement initial pour commander la lumière atteignant la celulle photoélectrique afin de reproduire les sons ou les ondes de courants électriques correspondant aux sons enre- gistrés. Un pourrait donner, comme exemple de ce besoin, le cas dans le quel on remplace un film de tirage par le film enregistré.
Dans ces conditions,
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il devient nécessaire de modifier le processus d'application de l'invention, de manière à produire dans l'enregistrement original, un sillon sonore ressemblant à celui de la fig. 5, dans lequel la partie normalement claire du film est obscurcie comme la figure le représente en 14: ceci pour compenser l'augmentation d'amplitude des ondes enregistrées.
Comme moyen d'établir un tel enre- gistrement, on pourrait exposer le film dans l'appareil représenté fig?l,comme si on devait procéder à un tirage, mais au lieu de développer le film à la manière ordinaire, on l'inverserait, de façon à en faire un positif, au lieu d'un négatif.
Le mode d'inversion du film est bien connu et a longtemps servi à faire des films cinématographiques d'amateurs. Si on doit enregistrer à nouveau à échelle commerciale, il serait préférable d'éviter le processus supplémentaire qu'entraîne l'opération d'inversion. ','est ce qu'on peutréaliser en modifiant légèrement les dispositifs enregistreurs, suivant les indications données à titre d'exemple sur la fig. 6
Dans la forme d'appareils représentée sur cette figure, la lampe d'enregistrement 25 brille à plein éclat, et elle est directement reliée aux bornes de la batterie 30, bien qu'on puisse utiliser un commutateur et un rhéostat appropriés en liaison avec l'appareil.
Une lampe additionnelle,commandée par le contrôle de volume 32, donne un éclat variable qui ramène le sillon s sonore au degé d'obscurcissement voulu, dans toute sa largeur. La lumière auxiliaire peut être appliquée au film,soit avant, soit après qu'on enregistre les sons. Dans la fig. on
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a représenta la boite d'enregistrement 23 pourvue d'un système optique auxiliaire 35 devant lequel est disposée la petite lampe d'obscurcissement 36.
La lumière de cette lampe est projetée sur le film sur une largeur intéressant seulement le sillon sonore. On a représenté la lampe auxiliaire 36 comme reliée à la batterie 30, à travers le rhéostat 28, de manière que,en cas de rotation de l'organe de commande de volume 32 dans le sens voulu pour augmenter l'amplification, la résistance en série avec la lampe diminue, et,par conséquent, produit une augmentation d'éclat. Sur la fig. 7, on a représenté, à titre d'exemple, un enregistrement sonore négatif fait au moyen de cet appareil.
Comme dans les fig. 4 et 5, l'amplitude des ondes sonores enregistrées reste pratiquement constante, même si le volume des sons a changé , pour passer des sons puissants (gauche de la figure) aux sons doux (côté droit). La partie normalement claire de l'enregistrement sonore est obscurcie, comme représenté en 37, c'est-à-dire là, où les sons sont faibles. Un doit comprendre que les variations de l'éclat de la lampe auxiliaire doivent correspond- re auxbdegrés du volume control 32, de telle sorte que , si l'amplification est par exemple doublée, l'exposition auxiliaire dans la partie obscurcie soit juste suffisante pour réduire la lumière transmise à travers le film, après développement du même de 50 % ou, pour utiliser l'expression photographique de façon à produire la densité de 0,3.
Les appareils ci-dessus décrits sont simplement donnés à titre d'exemple de la manière dont on peut faire varier la: dose de lumière auxiliaire, suivant les degrés d'amplification
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On peut obtenir le même résultat,par exemple, si la lampe 36 est maintenue à un éclat uniforme, et si la quantité de lumière traversant le système optique 25 est modifiée par utilisation d'un écran appropriée ou d'un diaphragme dont la position est commandée en liaison avec le volume contrôle 32. On peut faire appel à d'autres moyens pour faire varier l'intensité lumineuse atteignant le film.
On peut même effectuer le réglage de cette quantité de lumière et celui de l'amplification électrique par des moyens répondant automatiquement au volume sonore qu'on enregistre, il est,par conséquent,évident qu'on peut,sans sortir de l'esprit de l'invention, réaliser beaucoup de variantes en utilisant les moyens ci-dessus.
Si on applique l'invention à l'éta- blissement d'un enregistrement à amplitude variable l'accroissement d'amplification,au cours de l' enregistrement, a pour effet de produire des ondulations de plus grande amplitude visibles ou des dentures plus profondes,ce qui a pour effet d'entraîner une modulation plus profonde de la lumière transmise pendant la reproduction. i,d'autre part, l'enregistrement est à densité variable, un accroissement d'amplification en cours d'enregistrement, a pour effet d'augmenter le contraste entre les surfaces obscures et éclairées,ce qui équivaut à une modulation propor- - tionnelle plus grande de la lumière transmise au cours de la reproduction.
Ainsi, le contraste dans l'enregistrement à densité variable,correspond à l'amplitude visible des ondulations que représente l'enregistrement à amplitude variable et si le contraste est considérable, on peut considérer les ondulations comme ayant une grande amplitude et
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on peut, en langage approprié, considérer qu'un contraste marqué correspond à une grande amplitude d'ondulations. Une grande amplitude est entièrement compatible avec une faible transmission moyenne par transparence, bien qu'à l'oeil il puisse sembler qu'un film très dense offre peu de contraste. Le film dense, avec grand contraste ou grande amplitude, trans- met seulement une petite proportion de la lumière, mais module cette lumière dans de grandes propor- tions.