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Photographophon von Ernst Ruhmer – Tonfilm 1901
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GrammophonTeam
Mi Jul 15 2015, 17:35 Druck Ansicht
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In Berlin entwickelt der Erfinder und Forscher Ernst Ruhmer (1878 - 1913) um 1900 ein Aufnahmeverfahren welches das Lichttonverfahren des Tonfilm um viele Jahre vorweg nimmt.
Das System basiert auf der >> Sprechenden Bogenlampe <<.


Die Töne werden vom Mikrophon in elektrische Impulse umgewandelt, von einem Transformator „verstärkt“ wird die Bogenlampe zum leuchten gebracht. Ja nach Stärke des (Sprech) Stromes leuchtet die Lichtbogenlampe heller oder dunkler. Das Licht wird durch eine Linse gebündelt und fällt durch einen schmalen Spalt auf einen sich ablaufenden Film. Dieser läuft dabei recht schnell mit 2 bis 3 Metern in der Sekunde. Üblich (bei Filmaufnahmen) waren damals etwa 0,3 Meter. Nach der Entwicklung zeigen sich auf dem Film, im Rhythmus der Töne, dunklere Streifen in der sogenannten Intensitäts- bzw. Sprossenschrift.


Zur Wiedergabe wird der Film wieder von einer Bogenlampe (kontinuierliches Licht) durchleuchtet. Die Helligkeitsschwankungen durch eine Linse gebündelt und auf eine Lichtempfindliche Selenzelle (Vorläufer der Photozelle) projiziert. Die Zelle wandelt die Lichtschwankungen in elektrische Wechselströme. Durch einen Telefonhörer werden diese wieder in Schall umgewandelt.

Im Juni 1901 wird die Erfindung erstmal in der Phonographischen Zeitschrift vorgestellt. Zunächst dient eine sich drehende Photoplatte aus Glas als Aufnahmemedium.

Ein neuer photographischer Phonograph


Der bekannte Physiker (Ernst) Ruhmer hat ein neues Verfahren ausgebildet, um auf photographischem Wege Tondifferenzen zu fixieren, und mit einem solchen Photogramm Wiedergaben zu erzielen. Eine rotierende Trockenplatte, welche gleichzeitig eine seitliche Bewegung ausführt, sodass in Bezug auf einen feststehenden Punkt eine lange Spirallinie nach der Art einer Grammophonplatte entsteht, erhält einen Lichtstrahl von wechselnder Helligkeit, sodass infolgedessen auf der Glasplatte eine Spirallinie von wechselnder Belichtung, also Schwärzung, entsteht. Die Beeinflussung der Lichtquelle durch Töne entsteht wie bei der sprechenden Bogenlampe durch die Einwirkung von Mikrophonströmen auf den Stromkreis einer elektrischen Lampe.

Bei der Wiedergabe wird durch die Platte ein Lichtstrahl auf eine Selenzelle geworfen, welche bekanntlich für einen gleichzeitig hindurchgehenden elektrischen Strom einen veränderlichen Widerstand bietet, je nach der Stärke der Belichtung dieser Zelle. Auf diese Weise wird ein durch die Differenzen der photographischen Platte veränderter elektrischer Strom erzeugt, welcher in einem gewöhnlichen Telephon die ursprünglichen Töne wieder hervorruft.

Falls mit diesem Verfahren überhaupt gute Resultate zu erzielen sind, was wohl hauptsächlich von der Empfindlichkeit der Selenzelle abhängen wird, kann man eine praktische Verwendbarkeit der Vorrichtung nicht ohne Weiteres leugnen. Der Ausbildung dieser Erfindung kann man daher mit einigem Interesse entgegen sehen.

Phonographische Zeitschrift No. 14, 1901


Im Juli 1901 bringt die Zeitschrift eine ausführlichere und bebilderte Besprechung des Photographophon. Am Ende des Artikels wird auch die mögliche Verwendung als Tonfilm angesprochen.


Ruhmer´s Photographophon – ein Kinematographischer Phonograph





Fig. 1


Das Photographophon, welches zur photographischen Fixierung der Sprache dient, besteht im wesentlichen aus einem lichtdichten Kasten, in welchem sich wie dem Kinematographen ein photographischer Film von einer Rolle ab und auf eine andere aufwickeln lässt. Die eine Rolle (vergl. Fig. 1) wird mittelst Schnurtriebes durch einen kleinen Electromotor angetrieben. Der mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit bewegte Film passiert die Brennlinie einer Cylinderlinse (vergl. Fig. 2), vor letzterer befindet sich in geeigneter Entfernung der den Schallwellen analog undulierte (Anm. beeinflusste) Flammenbogen.

Nachdem der Film auf diese Weise besungen oder besprochen worden ist, wird er in der gewöhnlichen Weise entwickelt und fixiert. Bei längeren Photophonogrammen bedarf man zu diesem Zwecke besonderer Vorrichtungen, wie solche zur Entwicklung kinematographischer Aufnahmen in Gebrauch sind. Auf dem Film treten die Lichtschwankungen mit grosser Deutlichkeit hervor.




Fig. 2


Fig. 3 zeigt ein Stück eines nach dem obigen Verfahren erhaltenen „lichtbesprochenen“ Films. Bei der Wiedergabe wird der Film in gleicher Weise und Geschwindigkeit wie bei der Aufnahme vor einer gewöhnlichen Projektionslampe vorübergeführt. Hinter dem Film befindet sich auswechselbar angeordnet, eine sehr empfindliche Selenzelle, die mit 2 hintereinander geschalteten Fernhörern und einer Batterie kleiner Trockenelemente verbunden ist. Durch die verschieden starke Schwärzung des Films wird eine den aufgenommenen Schallwellen entsprechende undulierte Belichtung der Selenzelle hervorgerufen, die sich in bekannter Weise in den eingeschalteten Hörern wieder in Schallwellen umsetzt. Die Wiedergabe ist überraschend deutlich. Die Lautstärke derselben lässt sich durch Steigerung der Lichtintensität der bei der Wiedergabe benutzten Projektionslampe derart erhöhen, dass sie der bei einer guten Telephonübertragung gleichkommt.



Fig. 3


Natürlich ist es gleichgültig, ob man zur Reproduktion den erhaltenen Negativ-Film oder ein davon gefertigtes Positiv verwendet. Abgesehen von der Empfindlichkeit der photographischen Methode, kommt für praktische Zwecke noch der Umstand hinzu, dass sich von einem Photophonogramm (Negativ) beliebig viele Copien (Positive) anfertigen lassen. Die Gesprächsdauer ist eine unbegrenzte und die Raumeinahm des Films eine verschwindend geringe.

Bei den zahlreichen Hilfsmitteln, die zur Erhöhung der Lautstärke zur Verfügung stehen, ist Hoffnung vorhanden, das Photophonogramm mittels lautsprechendem Telephon (Anm. = früher Lautsprecher) einem grösseren Auditorium (Anm. = Publikum) hörbar wiedergeben zu können. Für praktische Zwecke soll zunächst die Verwendung des Photographophons in Verbindung mit einem Kinematographen, wobei auf einem und demselben Film die Bewegung und Sprache festgehalten werden können, ausgeführt werden.
PZ No. 15, Juli 1901




Trotz der vielversprechenden Versuche und Vorführungen wird die Erfindung nicht weiter verfolgt oder gar zur Marktreife gebracht. Die Bogenlampe konnte kein dauerhaft gleichmäßiges Licht erzeugen, dies äußerte sich in Tonschwankungen und Verzerrungen. Der Film war noch zu unempfindlich, ebenso die frühen Selenzellen. Insgesamt war die Wiedergabe zu leise. Ohne Verstärkung der (noch nicht erfundenen) Elektronenröhre war diesem System kein Erfolg beschieden. Ernst Ruhmer verfasste bereits im April 1901 eine längere Abhandlung über sein Photographophon; hier als pdf:

Der Erfinder wandte sich bald der drahtlosen Lichttelefonie zu. 1909 stellte er sogar einen elektrischen "Fernseher" vor. Dieser konnte jedoch noch keine Bilder sondern nur Symbole übertragen.



Physiker Ernst Ruhmer in Paris gelang es, den ersten Apparat zu konstruieren, Gegenstände, die dem Auge des Beschauers meilenweit entfernt sind, sichtbar zu machen. Der Apparat besteht aus einem Geber, einem Empfänger und einer Fernleitung. Mit einem Projektions-Apparat wird das zu übertragende Bild auf eine Scheibe geworfen. Wie bekannt, besteht jedes Bild aus einer Anzahl Punkten. Den hellen und den dunklen Punkten des Bildes entsprechend, werden Selenzellen, die sich auf einer Glasscheibe befinden, belichtet und geben das Bild wieder. Unsere Aufnahme zeigt den Erfinder mit dem Modell seines „Fernsehers“. (Anm. Der „Geber“ besteht aus 25 Selenzellen, der „Empfänger“ aus einer Tafel mit 25 Glühlampen.)
Züricher Sonntagsblatt, 24.12.1909


Im Juli 1901 erschien auch in den USA im Scientific American ein Artikel von Ruhmer über sein Photographophon. Inhaltlich quasi identisch zu den Artikeln aus Deutschland, zeigt der Bericht jedoch weitere Bilder der Aufnahme- und Wiedergabeapparatur. Ruhmer berichtet jedoch noch von erfolgreichen Experimenten den Film mit nur 20 Zentimeter in der Sekunde laufen zu lassen. So sei die gleichzeitige Aufnahme von Ton und bewegten Bildern möglich.




THE ”PHOTOGRAPHOPHONE”

By Ernst Ruhmer


The SCIENTIFIC AMERICAN has from time to time presented to its readers different methods of recording and reproducing both musical sounds and human speech. Of these methods, perhaps the most generally known is that employed by Mr. Edison, in which a stylus attached to a diaphragm engraves upon a rapidly revolving wax cylinder the sound impulses thrown against the diaphragm. Still another system has been devised by the Danish engineer Valdemar Poulsen, who records sounds magnetically by passing a steel ribbon between electromagnets energized with an intensity depending upon the strength of the current which has been telephonically set up in the circuit. In a third, and perhaps a more sensitive method than either of the two mentioned, photography is employed as the recording means.



Under favorable conditions the variations in the intensity of oscillation of a ”speaking” arc light are so appreciable that it is possible to record them upon a moving sensitive film. Upon this possibility the construction of my ”photographophone” depends.



The photographophone, as shown in Fig. 1, consists primarily of a light-tight wooden casing in which photographic-film reels are mounted, the film as it is unwound from one reel being received by the other, as in the cinematograph and similar chronophotographic machines. The reel is driven by a small electric motor through the medium of a belt and pulley. Traveling at a uniform rate varying from 2 to 3 meters per second, the film passes the focus of a lens in front of which the source of light, which may be a speaking arc and which is caused to undulate in accordance with the sound waves, is placed at a suitable distance. The film after having been subjected to the action of the undulating light is developed in the ordinary way and fixed. If the record be very long, special developing apparatus is necessary, resembling that employed in the development of cinematograph pictures.



The variations of light may be distinctly seen on the film. Fig. 4 shows a film which has been acted upon by the light, and then developed and fixed. In reproducing the recorded sound, an ordinary stereopticon is used in place of the original undulating source of light, the film traveling with the velocity equal to that with which the record is made. Behind the film an exceedingly sensitive selenium cell is removably mounted and connected with two telephone receivers in the circuit of a small , dry battery (Fig. 2).



The variable transparency of the film will cause the selenium cell to be illuminated with a light which flickers in accordance with the undulations of the recording arc. It is a well-known phenomenon that selenium conducts electricity with an intensity that varies as the light by which it is illuminated. The ever-varying light thrown upon the sensitive cell of the ”photographophone” causes the current in the circuit to vary therewith, these variations of current being transformed at the telephone receivers into acoustic waves, corresponding with the sound modulations originally photographed upon the film.

By this method sounds are reproduced with astonishing distinctness. The loudness can be varied by increasing the candle power of the light employed in the stereopticon. Indeed, it is possible so to magnify the sound that a record can be reproduced with a clearness equal to that of telephone transmission. It is immaterial whether a positive be made from the film or whether the original negative be used. Apart from the extreme sensitiveness of this photographic method of recording sound, the invention is of considerable practical utility in so far as any number of positive copies can be made from the original negative. The film may be so long that the speech or song to be recorded may be almost interminable. Moreover, the films are so compact that even a very long record can be stored in an exceedingly small space.

By using an undulating incandescent lamp in place of the speaking arc light in an improved instrument which I have constructed, I succeeded recently in attaining very good results with a film speed of 20 centimeters per second. It is my intention to employ the photographophone in connection with the cinematograph and to ascertain whether it be possible to record the movements of bodies and of sounds (such as music) upon the same film. By means of the many auxiliary apparatus which have been devised in late years for the purpose of magnifying sound, it is to be hoped that the photographic sound-record may be successfully reproduced in a large auditorium.
Berlin, April, 1901
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[ Bearbeitet Mi Jul 15 2015, 20:18 ]
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Starkton
Mi Jul 15 2015, 22:34
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Ernst Ruhmer hatte sich übrigens bereits Mitte 1900 ein Telegraphon von Valdemar Poulsen Link - Hier klicken besorgt, oder ein solches nach den Patentzeichnungen gebaut. Ruhmer verlieh sein Telegraphon an einen Kollegen, der es am 18. August 1900 in Frankfurt am Main dem dortigen Physikalischen Verein vorstellte. Zu dieser Zeit war das Gerät gerade die Sensation auf der Weltausstellung in Paris.

Es ist anzunehmen, dass Ruhmer über eigene Versuche mit dem Telegraphon zum Photographophon kam.
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GrammophonTeam
Mi Jul 15 2015, 22:48
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Zumindest konnte sich Ruhmer, als er im April 1901 seine Schrift veröffentlichte, noch gut an das Telegraphon erinnern...

Die Lichtintensitats-Schwankungen setzen sich in bekannter Weise in Widerstands- und Stromintensitats- Schwankungen um und geben das Photophonogramm in zwei hintereinander geschalteten empfindlichen Telephonen mit überraschender Deutlichkeit unter Wahrung der Klangfarbe wieder. Die Lautstärke der Wiedergabe übertrifft die des Poulschen’schen Telegraphons.
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Arto
Do Jul 16 2015, 00:30
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Beiträge: 185
Ausser die obengelinkte Veröffentlichung aus 1901 (stammt übrigens aus “Annalen der Physik, Band 310, Heft 8 – üblicherweise wird so ein Hinweis angegeben) hat Ruhmer selbst ein Buch in 1902 veröffentlicht: “Neuere elektrophysikalische Erscheinungen“, wo er sich auf die Seiten 91-107 sehr, sehr eingehend mit dem Telegraphon beschäftigt. Er hat sogar ein eigenes (primitives) aus einer Lyra-Phonographen hergestellt! (Fig. 101). Das Buch ist auf archive.org lesbar.

Natürlich beschreibt er auch sein eigenes Photographophon, Seiten 128-131. Und zum Schluss erwähnt er auch, dass er die Synthese der Sprache aus Sprachlauten erfunden hat!
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GrammophonTeam
Do Jul 16 2015, 12:44
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⇒ Mitglied seit ⇐: So Sep 04 2011, 14:54
Wohnort: Köln
Beiträge: 1825
Vielen Dank für den Hinweis auf dieses Buch von Ernst Ruhmer!
Als Digitalisat bei archive.org direkt >> Hier <<.

In diesem Buch findet sich auch noch eine weitere Abbildung des Apparat:

Fig. 135 zeigt ein Photographophon neuester Konstruktion. Die Anordnung ist hier eine horizontale.


In der Schrift vom April 1901 (Annalen der Physik) erwähnt Ruhmer, den schmalen Spalt durch eine Zylinderlinse ersetzt zu haben:

Vorn am Apparat befindet sich eine Cylinderlinse mit der Axe in horizontaler Richtung. Diese Linse erzeugt, nachdem sie auf die Kohlenspitzen des Flammenbogens eingestellt ist, auf dem Film eine helle, äusserst feine Lichtlinie in der ganzen Breite des Films, Dadurch ist der Spalt entbehrlich, die Lautstärke aber bedeutend erhöht worden.


Die Optik des Photographophons

Die Zylinderlinse befindet sich in einem "Schieber" vor der Öffnung in den Apparat.

Wiedergabe: Ist dieser Schieber "offen", fällt das Licht der Lampe durch eine normale Linse, durchleuchtet den entwickelten Film und fokussiert auf der dahinter liegenden Selenzelle (A). Bei der Aufnahme wird die normale Linse entfernt und die Zylinderlinse vor die Öffnung geschoben (B).



Das vom Sprechstrom modulierte Licht der Bogenlampe bündelt sich nun durch die Zylinderlinse in Linien auf dem Filmstreifen.


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Nostalphon
So Aug 16 2015, 14:13
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Beiträge: 151
Im illustrierten Familienblatt "Die Gartenlaube", Halbheft Nr. 5 von 1902 fand ich diesen Artikel:







Fortschritte und Erfindungen der Neuzeit
Sprechende Photographien


Von der „sprechenden Aehnlichkeit“ einer Photographie hört man öfter, und das zählt auch bei dem heutigen Stande der photographischen Technik nicht gerade zu dem Wunderbaren, daß aber eine Photographie selbst spricht, ist gewiß neu und klingt fast unglaublich. Dieses Kunststück hat ein junger Berlinder Physiker, Ernst Ruhmer, fertig gebracht und kürzlich in einem größeren wissenschaftlichen Verein vorgeführt. Die Sache ist im Grunde genommen ziemlich einfach und beruht auf der in letzter Zeit mehrfach vorgeführten musikalischen Bogenflamme. - Eine Bogenlampe brennt, nachdem sie sich eingestellt hat, geräuschlos und gleichmäßig hell, wenn der Speisegleichstrom ein ganz gleichmäßiger ist. Ist dagegen der Betriebsstrom ungleichmäßig, so läßt die gegen solche Störungen sehr empfindliche Bogenflamme die Stromschwankungen als Geräusch oder als Ton hören. Es liegt dies an den durch die Stromschwankungen hervorgebrachten Volumenänderungen der Flamme, die sich der umgebenden Luft als Schallwellen mitteilen.
Bei der „sprechenden“ Bogenlampe wird nun der gleichmäßige Betriebsstrom durch die schwankenden Ströme eines Mikrophons absichtlich ungleichmäßig gemacht, und die Bogenflamme gibt so das ins Mikrophon Gesungene respektive Gesprochene sehr deutlich und mit großer Genauigkeit wieder, so daß man z. B. den Sprechenden an seiner Stimme zu erkennen vermag.
Neben den akustischen Wirkungen gehen aber auch Helligkeitsschwankungen von dem sprechenden Flammenbogen aus, die wir zwar subjektiv nicht wahrnehmen, weil unser Auge auf so schnelle Aenderungen – mehrere hundert in der Stunde – nicht reagiert, die wir aber photographisch registrieren können. So läßt denn Ruhmer das „sprechende Licht“ auf einen photographischen Film, wie solcher bei kinematographischen Verwendung findet, wirken.
Der mit ziemlich großer Geschwindigkeit in einer für diese Zwecke besonders hergestellten Camera – Photographophon nennt Ruhmer seinen Apparat – bewegte Film passiert die Brennlinie einer Zylinderlinse, vor der sich in geeigneter Entfernung die den Schallwellen entsprechenden schwankenden Lichtquelle befindet. Die Helligkeitschwankungen der Flamme haben eine verschieden starke Belichtung des Films zufolge, was sich nach der Entwicklung und Fixierung deselben in Form von helleren und dunkleren Streifen in eigentümlicher Gruppierung bemerkbar macht.




Die Streifen entsprechen genau den aufgenommenen Schallwellen. Die obenstehende Abbildung zeigt ein Stück eines solchen lichtbesprochenen Films in natürlicher Größe.
Jedem Laut entspricht eine ganz bestimmte ihn bezeichnende Liniengruppierung (ähnlich wie bei einem Spektrum), und es ist bei einiger Übung nicht schwer, von einem photographophonischen Film das Gesprochene abzulesen. Viel einfacher ist es allerdings sich diese Filmschrift wieder anzuhören.
Die Reproduktion der photographierten Sprache erfolgt bei dem vom Erfinder hergestellten Apparate in der Weise, dass der Film in der gleichen Richtung und mit der gleichen Geschwindigleit wie bei der Aufnahme unter starker Beleuchtung vor einer Selenzelle vorübergeführt wird. Eine solche Selenzelle, d. i. ein mit dem seltenen Metall Selen bestrichenes Täfelchen, reagiert auf Belichtungsschwankungen mit elektrischem Widerstandsschwankungen. Durch die verschiedenstarke Schwärzung des Filmstreifens wird eine den aufgenommenen Schallwellen entsprechende wellenförmig schwankende Belichtung der Selenzelle hervorgerufen, was eine entsprechende Aenderung des elektrischen Widerstands der Zelle zur Folge hat. Wird daher die im Photographophon befindliche lichtempfindliche Zelle mit einer Batterie und zwei Telephonen in einen Stromkreis geschaltet, so bewirkt der Licht- und Schattenwechsel auf der Selenzelle entsprechende Stromschwankungen in den Telephonen, die sich in bekannter Weise wieder in akustische Schwingungen verwandeln und so die photographierte Sprache telephonisch wiedergeben.





Wir haben es also mit einem photographischen Telephonographen zu tun. Von dem beim Wachswalzen-Phonographen so störenden Nebengeräuschen ist das Ruhmersche Photographophon naturgemäß völlig frei, dagegen ist die Lautwirkung vorerst noch gering und kommt etwa der einer guten Telephonübertragung gleich.
Auch der Phonograph hat zahlreiche Verbesserungen erfahren, ehe er zu der heutigen Vollkommenheit gelangte. So wird auch auf diesem neuen Gebiete, wo noch viele Erfahrungen zu sammeln sind, der Fortschritt nicht ausbleiben und es steht zu hoffen, daß das Photographophon in dieser Beziehung bald verbessert werden wird.
Eins hat das Photographophon vor dem Phonographen unzweifelhaft voraus, nämlich die ungemein genaue und billige Vervielfältigung des Films durch photographische Kopien. Wie man sich heute für wenig Geld die photographischen Porträts berühmter Persönlichkeiten kauft, so wird man sich künftig deren Reden resp. Gesänge kaufen und wird dieselben selbst dann noch in ihrer unveränderten Klangfarbe reden beziehungsweise singen hören können, wenn die btreffenden Personen schon im Schoße der Erde gebettet sind. Es wird somit auch die Stimme, dieses Kind des Augenblicks, fortleben durch die Kunst der Photographie, die ja auch den wechselvollen Gestaltungen in Form und Farbe schon eine Unvergänglichkeit gesichert hat.


(Wiedergabe des Textes im Original)
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GrammophonTeam
So Aug 16 2015, 19:11
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Vielen Dank für dieses Dokument! Endlich sieht man Herrn Ruhmer auch.

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