[0001] La présente invention concerne une installation d'entraînement et d'asservissement
positionnel d'un film, en particulier un film cinématographique. Il s'agit de soumettre
le film alternativement à des phases d'entraînement et à des phases de positionnement
précis ou même d'arrêt, soit pour visualiser l'image, soit lors desquelles un sous-titrage
pourra être gravé sur le film, en des emplacements bien précis de l'image correspondante.
[0002] Dans les installations actuellement les plus connues, le mécanisme d'entraînement
et de positionnement du film est du type dit "à griffes et à contre-griffes". Un moteur
électrique à couple élevé et à faible inertie, commandé par un ordinateur, entraîne
en rotation des griffes par l'intermédiaire d'un bloc central rotatif dans lequel
elles peuvent coulisser radialement, ces griffes, lorsqu'elles sont en position extraite,
venant en prise avec les perforations du film pour l'entraîner. L'entraînement du
film s'effectue sur un demi-cycle, soit un demi-tour. Sur la deuxième moitié du cycle,
les griffes rentrent dans le bloc central, et les contre-griffes en sortent pour "piéter"
le film, c'est-à-dire pour le maintenir dans une position précise, à la fois latéralement
et dans la direction de défilement du film. La procédure est la même quel que soit
le format du film (16 , 35 ou 70 mm), et elle se reproduit pour chaque image, que
ce soit en avance rapide ou en gravure. Bien entendu, ce principe d'entraînement ne
permet qu'un défilement saccadé du film, et la précision de mise en position du film
est directement liée à la précision mécanique des griffes et des contre-griffes ainsi
qu'au réglage du cycle.
[0003] Le but de la présente invention est de permettre un défilement beaucoup plus rapide
du film tout en augmentant de façon très notable la précision de son positionnement,
que le film soit à l'arrêt ou en défilement, en particulier dans le cas où, lors de
ce positionnement, on procède, sur les images correspondantes du film, à une gravure
de sous-titres par balayage d'un faisceau LASER.
[0004] Un procédé et une installation de gravure de sous-titres sur des films, en particulier
cinématographiques, sont déjà décrits dans le brevet français n° 85 05937 du 19 avril
1985 au nom de la demanderesse. L'installation met en oeuvre un dispositif d'orientation
du faisceau LASER dans deux plans perpendiculaires l'un à l'autre par un système déflecteur,
par exemple par une réflexion du faisceau LASER sur deux miroirs X-Y dont les déplacements
sont commandés par des systèmes galvanométriques ou analogues, eux-mêmes sous le contrôle
d'un ordinateur, lequel comporte en mémoire les sous-titres de chaque image.
[0005] Ceci étant, une installation d'asservissement positionnel d'un film conforme à la
présente invention comprend un dispositif de gravure du film par un faisceau LASER
dont les déplacements sont commandés par un système de déviation optique X-Y, ce système
étant lui-même sous le contrôle d'un ordinateur comportant des sous-titres en mémoire,
caractérisée en ce qu'elle comporte : un moteur asservi par ledit ordinateur et propre
à mettre le film en défilement continu mais avec éventuellement des interruptions
pour la gravure desdits sous-titres ; un débiteur à dents accouplé au moteur pour
l'entraînement dudit film ; un dispositif de mise en mémoire des défauts de concentricité
dudit débiteur ; et un système de compensation entre ledit dispositif et ledit système
de déviation optique, pour la correction, en fonction desdits défauts, de la position
du faisceau LASER de gravure, de sorte que chaque sous-titre ait exactement la position
voulue par rapport à l'image concernée du film, nonobstant lesdits défauts, inhérents
à chaque débiteur.
[0006] De cette façon, les coordonnées d'impact du faisceau LASER sont ajustées en fonction
de n'importe quelle position de l'image. Cela signifie aussi que deux modes de gravure
sont envisageables avec un tel mécanisme: une gravure image par image et une gravure
continue, c'est-à-dire sans arrêt du film, le déplacement du faisceau LASER possédant
alors une composante de vitesse égale et de même sens que la vitesse de défilement
du film.
[0007] De préférence, une telle installation comporte en outre un codeur numérique calé
sur l'arbre du moteur, ce codeur étant par suite propre à fournir audit système de
compensation un signal représentatif de la position angulaire réelle du moteur, c'est-à-dire
de son erreur de positionnement angulaire, cette erreur s'ajoutant à ou se retranchant
de l'erreur de positionnement du film due aux défauts d'excentricité du débiteur,
pour l'obtention d'une erreur globale de positionnement envoyée audit système de commande
des déflecteurs.
[0008] Le fait d'asservir le moteur d'entraînement du débiteur permet de supprimer tout
système mécanique déjà connu tel que celui de la "croix de malte" et d'assurer la
continuité du défilement du film. Le débiteur correspond à une roue dentée dont le
nombre de dents équivaut à un nombre entier d'images. Ce nombre entier N est fonction
du format du film; par exemple pour du 16 mm N = 8, pour du 35 mm N = 4, etc.
[0009] L'asservissement du moteur en position permet de caler chacune des images qui doit
recevoir une gravure, par exemple un sous-titre, par rapport à la position normale
du faisceau LASER, c'est-à-dire la position qui est la sienne avant toute déviation
correctrice. L'asservissement du moteur en vitesse permet d'adapter cette vitesse
au nombre d'images dépourvues de gravure, de sorte à augmenter par exemple la vitesse
du moteur si deux images sous-titrées sont séparées par un grand nombre d'images non
sous-titrées, et au contraire à diminuer cette vitesse s'il n'y a qu'un petit nombre
d'images consécutives dépourvues de sous-titre.
[0010] Les erreurs de positionnement du film sont les résultantes de deux phénomènes provenant
des défauts de géométrie du débiteur et des erreurs de position propre à la trajectoire.
Ces phénomènes sont traités simultanément par le système de compensation susmentionné,
qui communique au système de déviation optique X-Y les corrections à apporter aux
coordonnées de référence.
[0011] Les défauts de géométrie du débiteur sont essentiellement des défauts de concentricité,
d'où un décentrage de sa périphérie, empêchant qu'il existe une relation univoque
entre l'angle de rotation de ce débiteur et la position linéaire de l'image. Ces défauts
géométriques sont facilement quantifiables, et les corrections nécessaires peuvent
être facilement introduites sous forme de paramètres de compensation dans le système
de déviation du faisceau LASER, comme cela sera vu plus en détail plus bas, ceci par
mise en oeuvre d'une mire de réglage.
[0012] Quant aux erreurs de position propres à la trajectoire, elles sont dues principalement
à la structure du film, notamment à son caractère plus ou moins "collant", ainsi qu'à
l'inertie de son mécanisme d'entraînement, même si celle-ci est faible. Cependant
ces erreurs sont faciles à compenser grâce au codeur du moteur, qui fournit en temps
réel, au système de compensation, une indication représentative de la position du
film. Là encore, cela sera mieux vu par la suite.
[0013] Enfin l'invention comporte encore des dispositions d'ordre mécanique, en relation
avec le fait que le film en cours de gravure pourra avoir une vitesse de défilement
beaucoup plus importante que lorsqu'il est entraîné par les mécanismes classiques.
[0014] Pour que la gravure ait une définition constante sur toute la longueur d'un sous-titre,
il faut que le film soit parfaitement linéaire dans la zone de gravure. Avec les mécanismes
classiques à griffes et à contre-griffes, la planéité du film est assurée par un canal
plan muni d'un presseur. Toutefois l'utilisation d'un presseur est une source de problèmes,
car la pression qu'il exerce sur le film n'est pas constante et elle est même aléatoire
en fonction de la nature des films, d'où une instabilité à grande vitesse. De toute
façon, les possibilités qu'offre le nouveau mécanisme de la présente invention, notamment
en matière de transport rapide du film, rendent le système à canal plan et presseur
obsolète.
[0015] Par conséquent, et ceci conformément à encore une autre disposition de l'invention,
on utilisera, pour l'obtention d'une parfaite planéité du film en cours de défilement,
notamment au niveau de la gravure par rayon LASER, un canal courbe simplement muni
de galets de contact.
[0016] L'invention va maintenant être illustrée par la description, donnée à titre d'exemple
nullement limitatif, d'une installation d'entraînement et d'asservissement positionnel
de film incorporant les dispositions dont il vient d'être question, description faite
avec référence aux figures du dessin ci-annexé dans lequel :
- la figure 1 est un graphique représentant une excentricité possible d'un débiteur
théoriquement cylindrique, celle-ci étant schématisée à la figure 2 ;
- la figure 3 montre la position de repères transversaux tracés sur les mires d'un film
de référence après des rotations équiangulaires dudit débiteur ;
- les figures 4 et 5 sont des synoptiques du système de compensation, respectivement
en mode de gravure "image par image" et en mode de gravure "continu" ; et
- la figure 6 est la coupe verticale d'un support de gravure à canal courbe et galets
de contact.
[0017] A la figure 1 on a représenté à titre d'exemple, sur un graphique x, y, un défaut
de concentricité possible du débiteur - théoriquement cylindrique - de film, tel que
référencé en 1 à la figure 2. On a supposé qu'il s'agissait d'un débiteur "4 images",
par exemple pour film de 35 mm et, pour faciliter les explications, on a exagéré très
fortement l'excentricité de la surface du débiteur par rapport à son axe de rotation,
référencé 2, lequel est fortement décalé par rapport à l'axe géométrique 3. Le sens
de rotation du débiteur est représenté par la flèche 4.
[0018] Ceci étant, on conçoit que si l'on peut parfaitement caler une image de référence
du film par rapport à un repère fixe, chacune des trois images suivantes sera différemment
décalée par rapport à ce repère, ce décalage dépendant de l'excentricité de la surface
du débiteur dans chacun des quatre quarts N1, N2, N3 et N4 qui le constituent.
[0019] Pour connaître, visualiser, et pouvoir utiliser ce décalage de sorte à effectuer,
sur la position du faisceau LASER au moment de la gravure, la compensation voulue,
on peut procéder comme suit, dans le mode de gravure "image par image". En utilisant
par exemple la mire de réglage de la figure 3 (morceau de film 6 de 35 mm présentant
au moins quatre images de la mire), on trace le repère horizontal Ro sur l'image correspondant
au quart No du débiteur, ce repère Ro ayant par convention un décalage nul ; on fait
ensuite tourner le débiteur d'un quart de tour, et on trace de la même manière le
repère R1 sur l'image suivante de la mire de réglage, correspondant au quart N1 du
débiteur (le sens de défilement du film a été indiqué par la flèche 5 sur la figure
3). On procède de même pour les repères R2 et R3, correspondant aux quarts N2 et N3.
On voit sur la figure 3 que chaque repère R1, R2 et R3 est décalé différemment par
rapport à la position de "décalage 0" qu'il aurait si le débiteur 1 avait une géométrie
parfaite. Ces décalages, mesurés par un codeur C associé au moteur d'entraînement
M du débiteur (voir figures 4 et 5), peuvent alors être utilisés pour corriger en
conséquence la position du faisceau LASER lors de la gravure d'un sous-titre (action
sur le système S de commande des déflecteurs), et assurer ainsi la compensation voulue
pour que chaque sous-titre soit exactement et précisément positionné par rapport à
l'image correspondante.
[0020] En mode de gravure continu, c'est-à-dire sans arrêt du film, il convient par contre
de mettre en mémoire un maximum de mesures de décalage des repères. Avec référence
à la figure 1, on a montré, à titre d'exemple et pour simplifier, la mise en oeuvre
de seulement trois repères par image, correspondant à trois points d'ordonnées par
image, c'est-à-dire douze points par tour de débiteur, alors que quatre points suffisent
en mode de gravure "image par image". Sur la figure 1, ces points d'ordonnée, représentatifs
du décalage
d du repère R de la mire (tracé tous les 30° de rotation de débiteur) par rapport à
sa position théorique en cas d'absence d'excentricité, sont référencés n₀, n'₀, n''₀
pour la première image, n₁, n'₁, n''₁ pour la seconde image, etc ; la mesure de ces
ordonnées est effectuée à l'aide d'un système métrologique standard. Les abscisses
Θ° représentent l'angle de rotation du débiteur pour chaque point : 30°, 60°, 90°
etc, lequel angle est contrôlé par l'asservissement du moteur d'entraînement du débiteur.
On voit que le graphique de la figure 1 permet d'obtenir une parfaite et instantanée
visualisation du défaut de concentricité du débiteur. Le paramétrage du système de
compensation découle directement de l'étude de cette courbe.
[0021] Ce paramétrage est décrit ci-dessous dans le mode de gravure "image par image".
[0022] Comme énoncé précédemment, quatre points d'ordonnées suffisent, en mode image par
image, pour procéder au paramétrage du système de compensation. Dans ce cas, il n'y
a pas de courbe à étudier, mais uniquement les ordonnées des points n₀, n₁, n₂ et
n₃. n₀ étant le point de décalage d = 0, on mémorise dans le système de compensation
V le fait que ce point a une valeur de correction de décalage nulle. Pour le point
n₁, on constate qu'il est en avance par rapport au 0. Le paramétrage du système de
compensation V pour ce point n₁ se fait par la mémorisation dans une "table d'erreurs
géométriques" T (cf figure 4), de la valeur mesurée avec une affectation de signe
de façon à ce que le réglage du décalage du système de déviation se fasse dans le
bon sens. Pour cet exemple, on considère que le signe est négatif.
[0023] La procédure est la même pour les points n₂ et n₃ ;
on mémorise donc pour :
n₂, une valeur de décalage positive
n₃, une valeur de décalage positive supérieure à celle de n₂.
[0024] Ces compensations seraient suffisantes si le mécanisme (débiteur - moteur - codeur)
était exempt de toute inertie et si le film n'exerçait aucune résistance lors de son
défilement. Or, ce sont ces facteurs mécaniques qui entraînent, en plus du défaut
de géométrie du débiteur 1, une erreur de position. Cette erreur de position, référencée
Δ, est directement fournie par le codeur C du moteur M. Ce codeur C informe le système
de compensation V (bloc de calcul de V
ro sur la figure 4) sur la position réelle du moteur. Le système de compensation V compare
la position obtenue par rapport à la position théorique, et ainsi le système "sait"
de quelle valeur il est en avance ou en retard. Cette valeur est directement affectée
aux valeurs mémorisées dans la "table des erreurs" pour les positions n₀, n₁, n₂,
n₃.
[0025] On peut supposer par exemple :
- que le mécanisme M-C doit entraîner un film sur un certain nombre d'images ;
- que la première image à graver correspond au quart N1, pour lequel le débiteur 1,
entraîné par le moteur M, possède une erreur de concentricité définie par n₁;
- que le codeur C possède quatre fronts d'incrémentation de 4096 points d'incrémentation
chacun, soit un front de 4096 points par image ; et
- que le front d'incrémentation de l'image du quart N1 est nommé F1, et le point d'incrémentation
correspondant à la position théorique de l'image N1 est fth1=0000.
[0026] Une fois le défilement effectué, le mécanisme stoppe pour effectuer la première gravure.
[0027] Avant de commencer la gravure, le système de compensation V (calcul de V
ro) analyse les informations qu'il reçoit.
image à graver N1
⇒ erreur due aux défauts géométriques du débiteur 1 de valeur : -n₁
⇒ position réelle du moteur : fr1=0004 soit une erreur |Δ|=4/4096 d'image.
[0028] Par exemple, si fr1=0004, cela signifie que l'image est en avance de quatre incréments
sur sa position théorique, donc que Δ est négatif.
[0029] Dans ces deux informations, le système de compensation en déduit la valeur du décalage
(Vro) :

[0030] Cette formule peut ainsi se généraliser de la façon suivante :
soit n l'erreur de géométrie du débiteur 1 possédant une valeur pour chaque zone
d'image ;
soit Δ la différence entre la position réelle du moteur M et sa position théorique.
[0031] Si on définit par F0, F1, F2, F3 le nom des quatre fronts d'incrémentation du codeur
C, par fth la position théorique du moteur M et par fr la position réelle du moteur,
on constate
que l'on a fth positif si fr dépasse la position théorique,
et que fth négatif si fr n'atteint pas la position théorique.
[0032] On a donc

avec
Δ positif pour fr ∈ [fth-,fth]
Δ négatif pour fr ∈ [fth,fth+]
[0033] Il est évident que cette compensation par l'intervention de la variable d'erreur
Δ n'est valable que si la valeur de Δ est faible, puisque autrement, l'erreur de concentricité
interviendrait à nouveau.
[0034] Une fois que Vro est déterminée, le système de compensation V fournit cette valeur
V
ro au système S de commande des déflecteurs (figure 4), et la gravure de la première
image commence. Au passage de la seconde image à graver, la valeur de Vro change et
le système de compensation V recommence l'analyse des informations qu'il reçoit ;
cette analyse recommence pour chaque image à graver. Lorsque le mécanisme est en avance
rapide, le système de compensation V est inopérant.
[0035] Dans le mode de fonctionnement en gravure continue (figure 5), la précision de la
stabilité des sous-titres est uniquement liée à la précision de la réalisation de
la courbe de visualisation du défaut de concentricité du débiteur 1. Cette courbe
représente des fonctions mathématiques sur des intervalles plus ou moins grands. Ces
fonctions et ces intervalles dépendent des défauts géométriques du débiteur 1, mis
en mémoire dans des "tables des fonctions caractéristiques du débiteur" T, comme représenté
à la figure 5, et ne seront donc valables que pour un seul débiteur.
[0036] Pour le système de compensation V qui connaît en permanence la position du débiteur
1, il lui est facile de calculer l'ordonnée en fonction du point d'incrémentation,
donc du degré de rotation du débiteur.
[0037] La présente invention permettra d'obtenir que la vitesse de déplacement du film ne
dépende plus des mécanismes de positionnement des images, mais seulement du moteur
d'entraînement M, avec d'ailleurs une grande diminution des contraintes subies par
le film. Les vitesses de défilement du film, et donc la vitesse de la gravure, pourront
donc être beaucoup plus importantes qu'avec les mécanismes classiques ; on estime
que la vitesse de défilement du film pourrait être multipliée au moins par quatre,
soit à 200 images par seconde ou plus. Ce résultat conduit à adopter un support de
gravure différent des supports actuels, pour éviter les frottements d'un presseur
sur le film à l'emplacement auquel la gravure impose que le film présente une surface
plane ou du moins linéaire.
[0038] Pour ce faire, on peut utiliser le support de gravure à canal courbe et galets de
contact représenté en coupe à la figure 6. Sur cette figure, on a représenté par la
flèche F la direction de laquelle le faisceau LASER arrive sur le support, le film
à graver étant référencé en 7 et le corps du canal courbe en 8. Il y a deux paires
de galets de pressage du film, référencées 9 et 10. Les fumées provenant de la gravure
peuvent être évacuées par une fenêtre d'aspiration 11. Les deux galets de pressage
n'ont besoin de porter que sur les bords du film, ce qui suffit au maintien de sa
planéité au niveau du sous-titre à graver, tout en limitant au minimum les frottements
et les contraintes auxquelles le film peut être soumis.
[0039] Outre les avantages qui ont déjà été mentionnés, il est à noter que l'invention permettra
d'obtenir une diminution du coût de fabrication en raison de la diminution des tolérances
de fabrication mécanique, ainsi qu'une diminution du nombre d'interventions de maintenance
en raison de la quasi disparition des réglages mécaniques.