Устройство для синхронизации раздельных носителей звука и изображения

0 П И С А Н И Е и 930201ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскинСоциапистичесиикРеспублик(22) Заявлено 15. 08. 79(21) 2811156/18-2 ттс присоединением заявки М(23) П рморнтет по делам нзобретеннй н отнрытнй, Опубликовано 23.05.82. Бюллетень М 19(088.8) Дата опубликования описания 23.05.82(72) Авторы изобретения В.ИвБартенев и П.И.Татарский тХарьковский ордена Ленина политехнический институтим. В,И.Ленина(71) Заявите 1) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ РАЗДЕЛЬНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗВУКА И ИЗОБРАХЕНИЛ Изобретение относится к автомати. ке в области кинематографии, в част ности и электронным устройствам син-, хронизации изображения и звукового сопровождения в системах с раздельными носителями.Известен электронный синхронизатор, который представляет собой электронный синхронизатор гостроенный ив цифровых влемеитвх 11.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 последующеи 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; неодновремен ный пуск проектора и магнитоФона;пропуски считывания синхроимпульсов магнитной головкой в моменты пуска и остановки магнитоФона из-за малой ско рости 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, цифроана 93020130 3 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 одини тот же регистр сдвига регис:рируеткак синхронизирующие импульсы, поступающие от кинопроектора, так и от маг нитофона. Поэтому для нормальной работы регистра требуется, чтобы этиимпульсы не совпадали.во времени,чтовесьма 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 ключаЗо 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 проекторанепрерывно изменяется. Это недопустимо при использовании такой схемыв качестве промежуточной в системахс единым носителем при перезаписизвукового сопровождения с отдельногоносителя на звуковую дорожку фильма.Нарушение синхронизации в извест 35ной схеме будет происходить еще ипотому, что в магнитофонном датчикенеизбежно проскальзывание магнитнойленты относительно ведущего ролика,аоцто сводит на нет все достоинстваэлектронного синхронизатора.. Цель изобретения - повышение точности синхронизации.Эта цель достигается тем, цтоустройство для синхронизации раз 45дельных носителей звука и изображения, Содержащее магнитофон спервым синхродатчиком, кинопроекторс электродвигателем, связанным с вторым синхродатчиком, первый счетчик,выходы которого соединены с входамицифроаналогового преобразователя, уси литель постоянного тока, элементы И, триггер, введены реостат, второй электродвигатель с редуктором, третий и четвертый синхродатчикивторой счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь электронный ключ, блок 1 4сравнения 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" клюцены соответственно к выходу второго и первого синхродатчиков, выходы второго и третьего элементов И соединены со сцетными входами первого ивторого 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 выходыэлектронного ключа соединены с соответствующими входами усилителя постоянного тока, выходы которого соединены с якорной обмоткой3второго 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 эле" мента ИЛИ является первым выходом блока, третьим входом которого явля.5 9ются первые входы элементов И-НЕвторые входы которых соединены свыходом элемента ИЛИ, третьи входыэлементов И-НЕ подключены соответственно к первому и второму выходамтриггера, входы которого соединенысоответственно с прямым выходом первого и инверсным выходом второготриггеров Шмитта, первые входы элементов И подключены к прямым выходамсоответствующих триггеров Шмитта,вторые входы элементов И подключенысоответственно к инверсным выходамвторого 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 (первичногопреобразователя)относительно временного сдвига носителей, Наличие "грубого" канала позволяет устранить ошибки, возникающие из-за случайного,расхождения на целое число синхронизирующих импульсов, а также приобрыве и склейке любого из носителей.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства для синхронизации носителей изображения и звука; на фиг.2 -эпюры напряжения в различных точкахсхемы; на фиг. 3 - упрощенная схемаустройства.Схема состоит из блока грубой исистемы точной синхронизации. Каналгрубой синхронизации содержит триггеры Шмитта 1 и 2, элементы И 3 и 4элемент ИЛИ 5 симметричный триггер6, элементы И-НЕ 7 и 8.Система точной синхронизации содержит элементы И 9-12, счетчики13 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 датчиками27 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 6из входов элемента И 9; б - форманапряжения между прямыми инверснымвыходами триггера 1; в - сигналы точной синхронизации, поступающие отмагнитофона на один из входов элементаИ 1"0; г - форма напряжения между прямым и инверсным выходами триггера 2; д - напряжение на выходе элемента ИЛИ 5; е - напряжение на выхо" 1 О де триггера 6; ж - напряжение на выходе элемента И-НЕ 7, з - напряжение на выходе элемента И 9; и -напряжение на выходе преобразователякод-аналог 15; к - напряжение на вы" 15 ходе преобразователя код-аналог 16;л - напряжение на выходе элементаИ 12; м - напряжение на выходе схемы22 сравнения кодов; н - напряжениена выходе триггера 24; о - сигнал 2 в ошибки синхронизации на выходе УПТ18.Устройство работает следующим образом.На выходы схемы поступают импуль" 25 сы грубой и точной синхронизации какот кинопроектора, так и от магнитофона. Сигналы грубой синхронизации,записываются на самой киноленте,на"пример на звуковой дорожке фильма ЗО или полосе за перфорационными отверстиями в виде гармонических колебаний звуковой частоты, промодулированных видеоимпульсани, либо в видечерных продольных штрихов (длинаштриха соответствует длительности импульса и может йметь протяженностьот десятка до нескольких десятковкадров) путем соответствующей засветки низкопонированной пленки,ли О бо в виде полосок станиолевой фольги, наклеенных на фильм. Сигналыточной синхронизации записывать накиноленте не требуется в связи с на"личием на ней перфорационных отверсСигналы точной синхронизации(фиг. а)рырабатывают специальным датчиком кинопроектора связанным сзубчатым барабаном, протягивающимкиноленту, и поступают в канал точной синхронизации на один из входовэлемента И 9. Импульсы точной синхронизации (фиг. 2 а они обозначенывертикальными черточками., так как ихдлительность мала по сравнению с длительностью импульсов грубой синхрони"зации)могут соответствовать одномукадру или нескольким кадрам, илидолям кадра киноленты в зависимости7, 93 от требуемой точности синхронизации. Например, датчики кинопроектов "Русь" "Луч" 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 необхо" димо детектируются и поступают в канал грубой синхронизации на вход триггера Шмитта. На фиг. 2 Д.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 частоты, промодулированных видеоимпульсами, 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 поступают на один из входов элемента И 10. Импуль"сы грубой синхронизации от синхродатчика 31 магнитофона поступают на входтриггера Шмитта 2. На Фиг. 2,г показана Форма напряжения между выходами триггера 2.При точной синхронности изображения и звука импульсы точйой и гру" бой 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 13, 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 216 разуют- исполнительную схему. Если на счетчики в какой 1 О152 О25эо4 о 45 50 счетчик 14 (носитель изображения опережает носитель звука), то возникает положительная разность напряжений между преобразователями 15 и 16. Этоприведет 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 изображеия и звукового сопровождения будет устранено. В случае отставанияизобразительного ряда от звуковогосопровождения 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, синхронностьизображения и звука восстанавливается.В процессе работы схемы счетчикиимпульсов время от времени переполняются, а затем счет начинается снацала. Может случиться что в моментпереполнения одного иэ счетчиков всчетчиках 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 импульсположительной полярности (фиг. 2,л),который включает ключ 17, закорачивающий вход усилителя 18 и выключающий исполнительную схему на время, пока ;оба счетчика не перейдут к началу нового счетного цикла. Обычно разница 0201 8то момент времени поступило одинаковое число импульсов, то напряжениена выходах. преобразователей 15 и 16равны, сигнал ошибки (фиг. 2,о) на выходе усилителя 18 равен нулю и ротор двигателя 19 не вращается.Если же,например, в счетчик 13 поступит большее число импульсов, чем в9 9 в числах импульсов, записанных в счет чиках, в момент перехода не превышает 1-2 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 рассогласования (фиг. 2,д) на всех входах эле" мента 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 синх" ронизации 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 схемы 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 выполненияВэтой операции отрицательные импульсы величины рассогласования бодаются с логического элемента И-НЕ 7 на один из входов логического элемента И 9, а с. логического элемента И-НЕ 8 йа 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 10счетчиках, таким образом, что скоростьпроекции возрастет и будет увеличенной по сравнению с номинальной, покане наступит равенство чисел в; счет Анках, т.е. пока не ликвидируется рас"согйасование в относительном положе-.нии носителей изображения и звука.Очевидно, что блок грубой синхронизации при наличии рассогласования1 о должен вступать в работу только втом случае, если сигнал ошибки поточному каналу близок или равен нулюеДля осуществления этой логической1 З зависимости имеется схема, состоящаяиз логического элемента И 11, блока22 сравнения кодов, инвертора 23 итриггера 24. На выходе блока 22действует напряжение (фиг, 2,м)только в том случае, если числа, записанные в счетчиках, равны, либо отличаются не более, чем на единицу. Этонапряжение подается на один из входов элемента И 11. На второй еговход подается (Фиг. 2,д) положительный импульс рассогласования по грубому каналу (если рассогласованиеимеется) с выхода элемента ИЛИ 5. Передний 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 24напряжение поступает на входы элементов И-НЕ 7 и 8. При наличии этогонапряжения (разрешения) на входахэлементов 7 и 8 включается в работуканал грубой синхронизации,В исходное состояние триггер 24 4 р возвращается задним Фронтом положитель"ного импульса (фиг. 2,д) через инвертор 23.На Фиг. 2,н показано напряжение наединичном выходе триггера 24.При работе устройства разность за"писанных в счетчиках чисел импульсовобычно не отличается более чем на 12 импульса. Наибольшая разница (порядка десятков импульсов)получаетсяпри остановке и в момент пуска системы. Для остановки и пуска системыв процессе демонстрации достаточноостанавливать и запускать магнитофон.Например, при остановке магнитофона 529 с некоторым опозданием остановит"ся кинопроектор 26. За время опоздания в счетчик 13 запишется определенное число импульсов, а в счетчик14. импульсы поступать не будут, (так11 9как магнитофон остановлен), что создает большую разность в числах импульсов, записанных в счетчиках. Вмомент пуска эта разность сохранится, но по мере работы системы будетустранена, Поэтому можно, с целью упрощения устройства, исключить специальную логическую схему, состоящую изэлементов 11, 22, 23, 24, и включать"грубый" канал в работу с некоторымопозданием после включения магнитофона (например, с помощью устройст"ва временной задержки или отдельнымтумблером, когда система войдет всинхронизм), а при выключении - немедленно выключать "грубый канал",Упрощенный вариант устройства показан на Фиг. 3,Устройство может использоватьсякак при демонстрации кинофильма, таки 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 изобретения1. Устройство для синхронизации раздельных носителей звука и изображения, содержащее магнитофон с первым синхродатциком, кинопроектор с электродвигателем, связанным с вторым синхродатциком, первый счетчик, выходы которого соединены соответственно с входами первого цифроаналогового преобразователя, усилитель пос тоянного тока, элементы И и триггеры, о т л и ц 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,вто 1 рой сцетцик, второй цифроаналоговый . преобразователь, электронный ключ, блок сравнения кодов, инвертор и блок грубои синхронизации, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего ичетвертого синхродатциков, которые5 10зо 35 4 О45 5 О55 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 триггераподключен к третьему входу блокагрубой синхронизации, первый и второйвыходы которого соединены с первымивходами соответственно второго и третьего элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к выходу второго и первого синхродатциков, выходы второго и третьего элементов И соединены со счетными входами соответственно первого и второгосчетчиков, разрядные выходы которых подклюцены соответственно к первой и которой 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 клюца, информационные выходы которого соединены с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы второго цифроаналогового преобразователя соединен с соответствующими разрядными выходами второго сцетцика, первый и второй выходы электронного клюца 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 ц а ю 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, первыми вторым входами которого являютсявходы триггеров Омитта, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, третьим входом которого являются первые входы элементов И-НЕ, вторые. входыкоторых соединены с выхОдом элементаИЛИ, третьи входы элементов И-НЕподключены соответственно к первому 30201 12установлены соответственно в магнитофоне и кинопроекторе, первый выходблока грубой синхронизации соединенс входом инвертора и с первым входом13 930201 14и второму выходам триггера, входы ключены соответственно к первому икоторого соединены соответственно второму входам элемента ИЛИ,с прямым выходом первого и инверсным . Источники инФо рмации,входом второго триггеров Шмитта, пер- принятые во внимание при экспертизевые входы элементов И подключены к з 1. Кондратьев Е,Б. Электронныйпрямым выходам соответстсуоих триг- синхронизатор для озвучивания любигеров Имитта, вторые входы элементов тельских Фильмов". -"Радио" 19)4У 9И подключены соответственно к инверс- У 11, с. 42-44,ным выходам второго и первого тригге. Майоров Ф.В. Электронные регуров 111 митта, выходы элементов И под ляторы.ГИТ;Л.И.,1956;с, 369(прототип).