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aus KINOTECHNIK 1939 - Heft 5 / Mai - Zeitschrift für die Technik im Film

(Agfa-Tonnegativfilm Tf 5) Von Dr. Alfred Küster, Wolfen

Die in letzter Zeit durch die Weiterentwicklung des apparativen Teiles der Tontechnik, Einführung des Reintonverfahrens, Übergang zur Eindoppelzacken-schrift, Erhöhung des Frequenzbereiches usw. gestellten neuen Anforderungen an das Filmmaterial und an den photographischen Prozeß überhaupt, veranlaßten uns, der Frage nach einem neuen Tonaufnahmematerial näherzutreten, das neben dem bisherigen Spezialmaterial (Tf 4) besonderen Anforderungen genügen soll.

Auf den neuesten Erkenntnissen der Emulsionstechnik fußend, wurde ein Tonaufnahmematerial Tf 5 entwickelt, bei dessen Ausarbeitung Wert daraufgelegt wurde, daß nicht nur eine Eigenschaft auf Kosten einer anderen verbessert wurde, sondern daß möglichst in allen für die Tonaufnahme maßgeblichen Punkten Verbesserungen erzielt wurden. Ganz besonderes Augenmerk wurde darauf gerichtet, daß die Toleranzen der Verarbeitung möglichst groß gehalten werden können. Es sei hier jedoch gleich vorweggenommen, daß das Material zunächst nur für besondere Zwecke Anwendung finden kann.
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Die einzelnen, für die Tonphotographie bedeutsamen Eigenschaften: Empfindlichkeit, Frequenzgang, Grundgeräusch bzw. Dynamik, nichtlineare Verzerrungen (Donnereffekt) sollen im folgenden für das neue Material im Vergleich zu Tf4 ausführlich behandelt werden.

Die Empfindlichkeit eines Tonaufnahmematerials muß so groß sein, daß bei genügend kleiner Spaltbreite, um die hohen Frequenzen noch gut aufzeichnen zu können„ unter normaler Belastung der Tonlampe eine genügend hohe Schwärzung erzielt wird.

Maßgeblich für einen Empfindlichkeitsvergleich ist also nicht der Schwellenwert, sondern die üblicherweise erforderliche Negativschwärzung (etwa S = 1,5 bis 2,0). Die in Bild 1 dargestellten Schwärzungskurven (Ultrakurzzeitbelichtung) von Tf4 und Tf5 für verschiedene Entwicklungszeiten in Agfa 20 zeigen, daß Tf5 durch seine größere Steilheit trotz niedrigerer Schwellenempfindlichkeit bei kurzer Entwicklungsdauer (bis zu 4 Minuten) noch empfindlicher und bei längerer Entwicklungsdauer ebenso empfindlich wie Tf 4 ist.

Bei normalen Belichtungszeiten (etwa 1/20 Sekunde) ist das Empfindlichkeitsverhältnis von Tf5 zu Tf4 unter sonst gleichen Verarbeitsbedingungen nur halb so groß wie bei Ultrakurzzeitbelichtung (etwa 1/150000 Sekunde),. d. h. also, Tf 5 besitzt bei längerer Entwicklungsdauer dann nur die halbe Empfindlichkeit von Tf4.

Bild 1, Schwärzungskurven (UKZ-Belichtung) der Filme Tf4 und Tf5 bei
Entwicklung in Agfa 20.
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Der.Frequenzgang ist, abgesehen von dem stets vorhandenen Einfluß der endlichen Spaltbreite, in erster Linie vom Auflösungsvermögen des Filmmaterials abhängig.

Durch Steigerung des Auflösungsvermögens konnte der Frequenzgang von Tf5 gegenüber dem schon recht guten Frequenzgang von Tf4 noch beträchtlich verbessert werden. In Bild 2 sind die Frequenzgänge von Aufnahmen in Ein-Doppelzacken- Schrift auf Tf5 und Tf4 (Negative) bei gleicher Schwärzung und gleicher Entwicklung (3 1/2 Minuten im Positiventwickler) gegenübergestellt.

Während der Frequenzgang von Tf4 bei 5.000 Hz auf etwa 70% des ursprünglichen Wertes abgesunken ist, ist dies bei Aufnahmen auf Tf5 erst bei 10.000 Hz der Fall, d. h., der gleiche Amplitudenverlust tritt hier erst eine Oktave höher ein.

Bei einer Kopie von Tf5 auf Positivfilm würde infolge des schlechteren Auflösungsvermögens vom Positivfilm der erzielte Gewinn wieder verlorengehen; erst eine Kopie auf ein Material des gleichen Auflösungsvermögens würde einen besseren Frequenzgang zeigen (siehe Tabelle I).
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Die Dynamik (Lautstärkeumfang) einer Tonaufzeichnung ist durch das Verhältnis von Nutzamplitude zur Amplitude des Störgeräusches gegeben, wobei als Nutzamplitude die größte noch unverzerrt aufgezeichnete Amplitude zu verstehen ist.

Die Größe der ohne Verzerrung übertragbaren Amplitude ist vom Verlauf der Kennlinie (Lichtdurchlässigkeit der Tonspur als Funktion der durch die Blendenbewegung freigegebenen Spaltfläche) abhängig, die bei Zackenschrift ziemlich weit geradlinig verläuft.

Eine Krümmung tritt erst bei ziemlich kleinen Transparenzwerten auf, bedingt durch die Übergangszone zwischen geschwärztem und ungc-schwärztem Teil der Tonspur. Da die Breite dieser Übergangszone in erster Linie von Steilheit und Auflösungsvermögen des Filmmaterials beeinflußt sind, ist bei einer sehr steil arbeitenden Emulsion mit gutem Auflösungsvermögen wie bei Tf5 die Übergangszone sehr schmal, und damit wird auch die Kennlinie weitgehend geradlinig.

Die untere, durch die Geräuschamplitude bedingte Grenze ist außer von der Schwärzung und der Breite des geschwärzten Teils der Tonspur auch im geringen Maße noch von Korngröße und Breite der Übergangszone zwischen hellem und dunklem Teil der Tonspur abhängig *1).

Da das Korn von Tf5 trotz hoher Empfindlichkeit außerordentlich fein gehalten werden konnte (siehe Bild 3: Vergleich der Silberkorngröße von Tf4 und Tf5) und auch, wie oben ausgeführt, der Übergang zwischen hell und dunkel sehr scharf ist, sind die Voraussetzungen für eine Verminderung des Grundgeräusches soweit als möglich erfüllt. Wenn auch diese Verbesserung sich bei der Einfach-Zacken-schrift nur wenig bemerkbar machen wird, so wird doch bei Aufnahmen in Vielzackenschrift, bei der sich viele solcher Übergangszonen addieren, eine gewisse Erhöhung der maximalen Nutzamplitude und auch eine Verminderung des Grundgeräusches festzustellen sein.
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Die wichtigste Anforderung, die heute an ein Tonaufnahmematerial gestellt wird, ist ohne Zweifel die, auch hohe Frequenzen möglichst ohne nichtlineare Verzerrungen aufzuzeichnen, wobei besonders das Auftreten des durch Gleichrichterwirkung bedingten Donnereffektes vermieden werden soll.

Wie aus verschiedenen Veröffentlichungen *2), *3) über den Donnereffekt bekannt ist, wird bei hohen Frequenzen durch die Verschleierung der unbelichteten Teile der Tonspur eine Unsymmetrie der beiden Amplitudenhälften verursacht, die sich bei Aufzeichnung von Frequenzgemischen in erster Linie durch Auftreten des besonders störenden Differenztones auswirkt.

Die Stärke des Differenztones ist abhängig von Schwärzung und Gammawert; durch geeignete Kombination von Negativ- und Kopieschwärzung kann jedoch das Auftreten des Donnereffekts gänzlich vermieden werden. Da die einzelnen Szenen eines Spielfilms innerhalb eines ziemlich großen Zeitraums aufgenommen und entwickelt werden, wird es sich nicht umgehen lassen, daß die Tonspurschwärzung innerhalb des ganzen Films gewisse Schwankungen aufweist.

Will man nun nicht jeder Änderung des Negativs eine andere Schwärzung des Positivs zuordnen, was eine außerordentliche Mehrarbeit der Kopieranstalten bedeuten würde, so kann man den Ausgleich nur für einen gewissen mittleren Wert vorsehen. Es wird dann aber je nach der Größe der Schwankungen mehr oder weniger starker Donnereffekt auftreten.

Je weniger sich nun der Donnereffekt mit der Schwärzung ändert, desto geringere Störungen werden bei Schwärzungsschwankungen auftreten bzw. desto größere Schwärzungsänderungen können zugelassen werden. Im folgenden soll nun näher untersucht werden, wie sich der Tonfilm Tf5 in dieser Hinsicht verhält.

Die Untersuchungen wurden mit zwei einander überlagerten Frequenzen gleicher Amplitude, deren Schwingungszahlen sich wie 10:9 verhalten, nach der früher (*3) beschriebenen Methode ausgeführt. Aufgezeichnet wurden die Frequenzen 6.250 und 5.650 Hz und durch Registrieren im Zeißschen Registrierphotometer (Spaltbreite 7um) der Anteil des neu auftretenden Differenztones von 600 Hz, d. h. der Differenz-Ton-Faktor, gemessen.

Ist bei der Aufzeichnung die Nullinie nach kleineren Transparenzwerten hin verlagert, so wird der Donnereffekt als „positiv" und bei Verlagerung nach größeren Transparenzwerten als „negativ" bezeichnet. Sämtliche angegebenen Schwärzungswerte sind im diffusen Licht gemessen. Die Negative wurden bis auf zwei Versuchsreihen 3 1/2 Minuten und sämtliche Kopien 3 Minuten im Positiventwickler entwickelt.
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Die Abhängigkeit des Donnereffektes im Negativ von der Schwärzung bei einer Frequenz von 5.950 Hz zeigt Bild 4. Während bei Tf4 der Donnereffekt oberhalb der Schwärzung 1,2 sehr steil ansteigt, und bei S = 2,0 einen Wert von etwa 40% erreicht, tritt bei Tf5 nur eine kaum meßbare Zunahme des Donnereffektes (2% bei S = 2,0) mit steigender Schwärzung ein. Die in Bild 4 gegebenen Kurven besagen jedoch noch nichts über den Kopierprozeß; aus ihnen ist nur zu entnehmen, daß bei einer direkten Abtastung einer Aufnahme auf Tf5 die Schwärzung ziemlich hoch gehalten werden kann, ohne daß das Auftreten von störenden Verzerrungen zu befürchten wäre.

*2) Narath, A., Telefunken-Zeitung 17 (1936) S. 67.
*3) Hörmann, H. und Küster, A., Veröff. Agfa Bd. V (Leipzig 1937) S. 218.
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Im Kopierprozeß ist einerseits die Entwicklung mit Rücksicht auf die Bildqualität festgelegt (y etwa 2,0), andererseits soll der Transparenzumfang des Tonfilms möglichst groß sein. Als günstigster Wert hierfür hat sich in der Praxis etwa S 1,4 erwiesen.

Kopiert man die oben erhaltenen Negative verschiedener Schwärzung unter Ausschaltung aller Kopierfehler (pneumatischer Kopierrahmen) zu einer Kopieschwärzung von S =- 1,40, so erhält man die als Bild 5 dargestellten Kurven für die Abhängigkeit des Donnereffektes der Kopie von der Negativschwärzung.

Die gestrichelte Kurve (Tf4 auf Positivfilm kopiert) zeigt den üblichen Verlauf. Unter den gegebenen Bedingungen würde eine Kopie von Tf4 auf Positivfilm dann frei vom Donnereffekt sein, wenn die Schwärzung des Negativs den Wert S= 1,8 aufweist. Bei Schwankungen der Negativschwärzung treten aber, wie der steile Verlauf der Kurve zeigt, leicht beachtliche Verzerrungen auf.

Die Kopien von Tf5 auf Positivfilm zeigen nun folgendes Verhalten. Wie Bild 4 zeigte, war der Differenztonfaktor der Aufnahmen auf Tf5 fast unabhängig von der Schwärzung und sehr klein; der Positivfilm zeigt jedoch bei einer Schwärzung von S 1,4 eine merkliche Überstrahlung, die beispielsweise durch ein Tf4-Negativ der Schwärzung 1,8 gerade kompensiert werden kann.

Enthält nun das Negativ selbst keine Verzerrungen, wie es bei Tf5 der Fall ist, so ist es auch nicht möglich, die bei der Kopie auftretenden Verzerrungen auszugleichen, und der durch den Kopierfilm selbst verursachte Donnereffekt bleibt bestehen. Der Differenztonfaktor einer solchen Kopie weist also einen ziemlich hohen positiven Wert auf und ändert sich nur wenig mit der Schwärzung des Negativs (siehe Bild 5).
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Nimmt man jedoch anstatt des Positivs den Tonaufnahmefilm Tf5 als Kopiermaterial, so hat man nun einen Wiedergabefilm, der auch selbst eine sehr geringe Eigenüberstrahlung aufweist, und es ist zu erwarten, daß die Kopie, unabhängig von der Schwärzung, nur geringe Verzerrungen besitzt. Messungen an Kopien von Tf5 auf Tf 5 (siehe Bild 5) ergaben auch, daß bei 5950 Hz - unabhängig von der Negativschwärzung - nur eine geringe, praktisch vernachlässigbare Differenztonbildung auftritt. Die Schwärzung des Negativs kann also bei Kopien von Tf 5 auf Tf5 innerhalb der Schwärzungswerte 1 und 2 schwanken, ohne daß ein merkbarer Donnereffekt entsteht.

Ebenso, wie bei konstanter Kopieschwärzung die Schwärzung im Negativ gewissen Schwankungen unterworfen sein kann, ist es auch möglich, daß die Kopie gewisse Schwärzungsänderungen aufweist. Die Auswirkung solcher Schwankungen auf die Größe des Differenztonfaktors zeigt Bild 6.

Bei den hier dargestellten Messungen wurde ein Negativ konstanter Schwärzung (S = 1,80) mit verschiedener Kopierlichtstärke auf Positivfilm bzw. Tf5 kopiert. Diese Kurven zeigen, ähnlich wie die in Bild 5, für eine Kopie von Tf5 auf Positivfilm einen steilen Verlauf (geringe Toleranz) und für Kopien von Tf5 auf Tf5 einen sehr flachen Verlauf (große Toleranz).

Wie bereits früher (3) ausgeführt wurde, ist die Größe des Differenztonfaktors sehr stark von der aufgezeichneten Frequenz abhängig, und die Kurven, die die Funktion des Donnereffektes von der Schwärzung darstellen, verlaufen um so steiler, je höher die Frequenz ist, d. h. je größer der wiederzugebende Frequenzbereich nach oben ist, desto geringer muß die Toleranz der zulässigen Schwärzungsschwankung sein.

Das Bild 7 zeigt den Verlauf solcher Kurven von drei verschiedenen Frequenzen (3900 Hz, 5900 Hz und 9500 Hz) für Aufnahmen auf Tf4 - und Kopie auf Positivfilm bzw. Aufnahme auf Tf5 und Kopie auf Tf5 (die Negative wurden bei diesen Versuchsreihen 3 Minuten in Titelentwickler Agfa 22 entwickelt). In allen Fällen verlaufen die Tf 5-Kurven wesentlich flacher als die entsprechenden Kurven von Tf 4.
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Die bisherigen Ausführungen zeigen, daß eine Kopie von Tf5 auf Positivfilm normalerweise mit großen Verzerrungen behaftet sein muß, daß man also in diesem Falle die Qualitätsverbesserung des Negativs in der Kopie nicht nur nicht ausnutzen kann, sondern sogar noch eine starke Zunahme der Verzerrung bekommt.

Eine Möglichkeit, auch bei Verwendung von Positivfilm als Kopiematerial eine donnereffektfreie Kopie zu erhalten, wäre die, die Schwärzung der Kopie so klein zu halten, daß die Eigenüberstrahlung des Positivfilms nur sehr gering ist; nach Bild 8 wäre dies bei einer Schwärzung von S = 0,9 der Fall. Man würde dann zwar im Negativ große Toleranzen haben, würde aber wegen der geringen Kopieschwärzung etwas an Dynamik verlieren.

Voraussichtlich wird man auch ohne diesen Lautstärkeverlust die verbesserte Qualität des Negativs mit einer gleichzeitigen Verbesserung der Qualität des Wiedergabefilmes kombinieren können, wenn man die Aufnahmen auf Tf5 mit ultraviolettem Licht auf Positivfilm kopiert (siehe Bild 8, gestrichelte Kurve).

Auf diese Möglichkeit soll indessen hier noch nicht weiter eingegangen werden, da die Versuche hierüber noch nicht abgeschlossen sind.
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Zunächst ist die Verwendung des Tonfilms Tf5, abgesehen von den Fällen einer direkten Wiedergabe des Negativs, nur für folgenden Zweck gedacht:

Bei der jetzt herrschenden Atelierpraxis werden nur die wenigsten Tonaufnahmen direkt zur Herstellung der endgültigen Kopie benutzt, meist werden die Einzelkopien der Tonnegative nach Beendigung aller Aufnahmen unter Verwendung der Mehrfachspieler zur endgültigen Fassung umgespielt.

Schwankungen in der Schwärzung werden besonders bei den Erstaufnahmen eintreten können, die ja zu ganz verschiedenen Zeiten aufgenommen und entwickelt werden, wobei eine Wiederholung nur selten möglich ist. Hier kann nun mit Erfolg der Tf5 eingesetzt werden.

Die Erstaufnahmen werden auf Tf5 aufgezeichnet, wobei Schwankungen innerhalb der Schwärzung kaum eine Rolle spielen. Von diesen Aufnahmen werden Kopien auf den gleichen Film (Tf5) gezogen. Diese Kopien können dann auf ein bisher verwendetes Tonaufnahmematerial, z. B. Tf4 zum endgültigen Tonnegativ umgespielt werden,
das dann, wie üblich, zur Herstellung der Theaterkopien dient.

Dieses Verfahren bringt folgende Vorteile: Die Toleranzen bei der Erstaufnahme und Erstkopie sind durch die Verwendung von Tf5 sehr verbreitert. Die umzuspielende Kopie ist auf jeden Fall verzerrungsfrei und gibt auch die hohen Frequenzen ohne wesentliche Amplitudenverluste wieder.

Die Toleranzen der Schwärzung des endgültigen, durch Umspielen der einzelnen Kopien erhaltenen Negativs können enger gehalten werden, da dieser Film hintereinander entwickelt wird, und das Umspielen gegebenenfalls ohne allzu großen Aufwand wiederholt werden kann.

Es wird ein neuer Tonfilm „Agfa-Tonnegativ-Film Tf5" beschrieben, der trotz hoher Empfindlichkeit außerordentlich feinkörnig ist, ein sehr gutes Auflösungsvermögen besitzt und nur sehr geringe, nichtlineare Verzerrungen verursacht.

Die Verwendung des Materials ist zunächst nur für solche Aufnahmen und Kopien gedacht, die später umgeschrieben werden sollen.
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