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Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Schallaufzeichnungen nach dem
Magnettonverfahren.
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sind. Sie sind verschieden von den bei Lichttonaufzeiehnungsverfahren durch die nicht linearen Charakteristiken der Aufzeichnungsorgane, die gekrümmten Schwärzungskurven der zur Anwendung gelangenden photographischen Materialien usw. bedingten Verzerrungen und kommen durch die spezielle Form der Hysteresiskurve und magnetischen Streuung bei der Magnetisierung zustande.
Während bei allen übrigen Schallaufzeichnungsverfahren eine nur der momentanen Schallstärke entsprechende Einwirkung auf dem Tonträger entsteht, ist dies infolge der Hysteresis bei der magnet-
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damit auch des Tonträgers ist nämlich nicht allein von der augenblicklichen Erregerstromstärke abhängig, sondern bekanntlich auch davon, ob diese Stromstärke von kleineren Werten her durch Zunahme oder von grösseren Werten her durch Abnahme erreicht wurde.
Wirkt auf die Wicklung eines Aufzeichnungsmagneten beispielsweise ein sinusförmiger Wechselstrom ein, wie er in der Kurve a der Fig. 1 gezeichnet ist, so ist die zeitliche Abhängigkeit der Magnetisierung des Eisenkerns in besonderer Weise verzerrt. Die Kurve b gibt etwa dieses Verhalten wieder.
Es ist ersichtlich, dass die Magnetisierung nicht zu gleicher Zeit wie die Feldstärke die Null-Linie durchläuft, sondern dass infolge der Hysteresis eine Verzögerung eintritt, während die Maxima in der Stromstärke und in der Magnetisierung gleichzeitig auftreten. Ausserdem weicht, wie aus der Figur zu ersehen ist, bei ansteigender Stromstärke des Wechselstromes die Magnetisierungskurve in anderer Weise von der Sinuskurve ab als bei fallender Stromstärke. Diese Verschiedenheit in der Form des Anstiegs und des Abfalls der Magnetisierungskurve in jeder Halbperiode lässt sich infolge der Materialeigenschaften des Eisens nicht vermeiden. Die daraus sich ergebenden Verzerrungen werden der Tonspur eingeprägt und sogar in verstärktem Masse, da die Hysteresis nicht nur bei der Magnetisierung der Magnetkerne, sondern auch bei der Magnetisierung des Tonträgers zur Wirkung kommt.
Die Wiedergabe dieser Spur ergibt infolgedessen starke Verzerrungen, um so mehr, als die Magnetkerne der Wiedergabeeinrichtungen ihrerseits auch mit Hysteresis behaftet sind. Zu der Wirkung der Hysteresis tritt überdies noch, sowohl bei der Aufzeichnung als auch bei der Wiedergabe, die magnetische Streuung, die insbesondere bei den tieferen Frequenzen starke, nichtlineare Verzerrungen mit sich bringt.
Die durch die beschriebenen Erscheinungen bedingten Verzerrungen werden in der Weise vermieden bzw. auf ein Minimum herabgedrückt, dass bei der Aufnahme oder Wiedergabe von Schall-
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eindrÜcken auf einem magnetisierbaren Tonträger die Tonspur aus zwei Tonspurhälften gebildet wird, deren magnetische Schalleindrücke gegeneinander, zweckmässig um 180 , phasenverschoben sind.
Hiebei verfährt man bei der Aufnahme in der Weise, dass man das aufzuzeichnende Wechselfeld in zwei gleichstarken gegeneinander um 1800 phasenverschobenen Komponenten auf den Tonträger einwirken lässt. Hiebei wird das bei den bisher üblichen Magnettonverfahren zur Anwendung gelangende konstante Magnetfeld ebenfalls in zwei Komponenten zerlegt, die untereinander gleiche Richtung und gleiche Stärke besitzen.
Bei der Wiedergabe werden die um 180 in der Phase verschobenen Komponenten des aufgezeichneten Wechselfeldes phasenrichtig zu einer einzigen Wechselspannung zusammengesetzt, die dem Wiedergabeverstärker zugeführt wird.
Die Art und Weise, wie die durch die Hysteresis und die magnetische Streuung bedingten Verzerrungen durch diese Zerlegung des aufzuzeichnenden Wechselfeldes in zwei gleich starke, gegeneinander um 1800 phasenverschobene Komponenten und durch die phasenrichtige Wiedervereinigung dieser Komponenten auf ein Minimum herabgesetzt werden, ist nach den beispielsweise aus der Gegentaktverstärkung bekannten Prinzipien ohne weiteres verständlich. Wird nämlich ein Schwingungvorgang in zwei um 1800 gegeneinander verschobene Anteile zerlegt, die beide bei der Zerlegung entstandene Verzerrungen enthalten, so kompensieren sich die Verzerrungen bekanntlich bei der phasenrichtigen Wiederzusammensetzung vollkommen, sofern die gradzahlige Harmonische der ursprünglichen Grundschwingungen waren.
Falls die Verzerrungen auch ungradzahlige Harmonische enthielten, so ist die Kompensation allerdings keine vollkommene, auf jeden Fall aber ist die resultierende Schwingung der ursprünglichen Schwingung ähnlicher, als es jede der beiden einzelnen Anteile war.
Die Zerlegung des aufzuzeichnenden Wechselfeldes in seine beiden Komponenten erfolgt in an sich bekannter Weise z. B. mittels eines Transformators, an dessen Primärwicklung die aufzuzeichnenden Sprechspannungen angelegt sind, indem zwischen dessen elektrischer Mitte und je einem der Enden die beiden Komponenten abgenommen werden. An Stelle eines Transformators kann selbstverständlich auch jeder beliebige andere, im elektrischen Mittelpunkt anzuzapfende Spannungsteiler Verwendung finden.
Das bei der Aufzeichnung zur Anwendung gelangende den Sprechspannungen überlagerte konstante Magnetfeld wird derart in zwei Einzelkomponenten aufgespalten, dass die zur Erzeugung des konstanten Magnetfeldes dienende Stromquelle in der Leitung, die an den elektrischen Mittelpunkt des Transformators bzw. Spannungsteilers führt, angeordnet sind.
Der zur Durchführung des Verfahrens verwendete Tonträger hat vorzugsweise Band-oder
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ringerem Abstand, wie von üblichen Magnettonverfahren her bekannt, Aufzeichnungs-bzw. Wiedergabemagnete an.
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Vormagnetisierung zu erteilen. In diesem Fall wird die Richtung der den Wechselfeldern überlagerten konstanten Magnetfelder der Richtung der Vormagnetisierung entgegengesetzt gewählt.
Während man bei den bisher bekannten Magnettonverfahren die Aufzeichnungen bzw. die Wieder-
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hat, ist es zur Durchführung des Verfahrens erforderlich, mindestens drei und vorzugsweise vier Magnete zu verwenden.
Eine geeignete Aufnahmevorrichtung für das neue Verfahren mit vier Aufzeichnungsmagneten ist in der beigefügten Fig. 2 schematisch wiedergegeben.
Um den Feldverlauf in den Elektromagneten deutlich darzustellen, sind die Magnetfelder in Form von Pfeilen in den Fig. 2 und 3 eingetragen. Mit vollen Linien ist das konstante überlagerte Gleichstromfeld, mit strichlierten Linien der Momentanwert der gegeneinander phasenverschobenen Wechselfelder dargestellt.
Die von dem Mikrophon kommenden und gegebenenfalls verstärkten Sprechspannungen werden der Primärwicklung 1 eines Transformators zugeführt. Die beiden Enden der Sekundärwicklung : ! dieses Transformators werden mit den beiden freien Enden der untereinander in Serie geschalteten Wicklungen der vier Aufzeichnungsmagnete 3, 4,5, 6 verbunden, während der elektrische Mittelpunkt der Sekundärwicklung 2 unter Zwischenschaltung der Batterie 7, die zur Erzeugung eines konstanten
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ebene bewegt, greifen die zu den Magneten 3, 5 und 4, 6 gehörigen Magnetkerne,", 5'und 4', 6'an.
Auf die hintereinandergesehalteten Wicklungen der Kerne 3'und 5'wirkt die eine Komponente, auf diejenigen der Kerne 4'und 6'die andere, um 1800 phasenverschobene Komponente des aufzuzeichnenden Wechselfeldes ein, wobei die beiden Komponenten jeweils zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung des Transformators und dessen elektrischen Mittelpunkt abgenommen werden.
Statt der Aufzeichnungsvorrichtung mit vier Aufzeichnungsmagneten kann in völlig analoger Weise auch eine Vorrichtung mit drei Aufzeichnungsmagneten Verwendung finden. In der Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer derartigen Vorrichtung gezeigt. Hier sind auf der einen Seite
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des Tonträgers 9 die beiden Magnete 10 und 11 mit den dazugehörigen Magnetkernen 10'und 11'und auf der andern Seite der Magnet 12 mit dem entsprechenden Kern 12'angeordnet. Die Ausdehnung des Magnetkernes 12'quer zur Fortbewegungsrichtung des Bandes muss ebenso gross sein wie diejenige der beiden Kerne 10'und 11'einschliesslich des zwischen diesen beiden Kernen bestehenden Zwischenraumes.
Den hintereinandergeschalteten Wicklungen der Magnete 10 und 12 wird die eine Komponente und denjenigen der Magnete 11 und 12 die andere Komponente des aufzuzeichnenden Wechselfeldes zugeführt.
Sowohl bei der Vorrichtung gemäss Fig. 2, als auch 3 sind die auf den beiden Seiten des Tonträgers einander gegenüberliegenden Magnetkerne in gleicher Weise, wie es von Vorrichtungen mit zwei
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gegeneinander versetzt.
Bei der Wiedergabe müssen die in den Wicklungen der Magnete induzierten Spannungen, wie schon erwähnt, phasenrichtig zusammengesetzt werden. Dies geschieht mittels Wiedergabevorrichtungen, die weitgehend mit den Aufzeichnungsvorrichtungen übereinstimmen. Bei denselben erübrigt sich indessen die Anordnung einer Batterie zur Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes und die Anbringung einer von der Mitte der Wicklung des Transformators zum elektrischen Mittelpunkt der Magnetwicklungen führenden Leitung.
In den Fig. 4 und 5 sind die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Auszeichnungsvorrichtungen entsprechenden Wiedergabevorrichtungen und ihre Schaltanordnung dargestellt. Bei der Wiedergabe induzieren die magnetischen Eindrücke des Tonträgers in den Magnetkernen wechselnde Magnetflüsse, die ihrerseits in den zugehörigen Wicklungen Spannungen erzeugen, die phasenrichtig zu einer resultierenden Wiedergabespannung zusammengesetzt und über den Transformator 13 dem Wiedergabeverstärker zugeführt werden.
Es ist selbstverständlich, dass man bei der Wiedergabe mit einer aus drei Aufzeichnungsmagneten bestehenden Vorrichtung auch Aufnahmen, die mit einer aus vier Aufzeichnungsmagneten bestehenden Vorrichtung aufgenommen wurden, und umgekehrt, wiedergeben kann.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es kann der Erfindungsgedanke in den verschiedensten, dem Fachmanne geläufigen, konkreten Ausführungsformen verwirklicht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Aufnahme und/oder Wiedergabe von Sehalleindrücken auf einem magnetisierbaren Tonträger, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonspur aus zwei Tonspurhälften gebildet wird, deren magnetische Schalleindrücke gegeneinander, zweckmässig um 180 , phasenverschoben sind.