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Vorrichtung zur Aufzeichnung von kreisförmigen, stossstellenfreien Tonspuren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von kreisförmigen, stossstellenfreien Tonspuren auf einem Tonspurenträger, insbesondere auf Modulationsplatten für photoelektrischc Musikinstrumente, wobei der Tonspurenträger eine lichtempfindliche Schicht aufweist, auf welcher die Tonspur mittels eines optischen Systems als photographisches Bild einer Lichtquelle erzeugbar ist, während die Lichtquelle sich in relativer Umdrehung zum Tonspurenträger um eine gemeinsame, nicht durch die Lichtquelle gehende Achse befindet und der Lichtstrom mit einer
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der Höhe des jeweils aufzuzeichnenden Tones entsprechendes Vielfaches der Umdrehungszahl ist.
Die mit einer solchen Vorrichtung hergestellten Tonspurenträger besitzen für einen bestimmten Ton eine auf einer Kreisperipherie verteilte Anzahl lichtdurchlässiger bzw. lichtreflektierender Stellen. Unter Verwendung einer Lichtquelle und einer lichtelektrischen Zelle entsteht bei Rotation eines solchen Tonspurenträgers eine Wechselspannung, die nach Verstärkung als Ton hörbar wird, wobei die Tonhöhe von der Umdrehungsfrequenz des Tonspurenträgers und der Anzahl der lichtdurchlässigen bzw. lichtreflektierenden Stellen auf der Kreisperipherie abhängig ist.
Dem so entstehenden Ton, dessen Höhe durch die Umdrehungsfrequenz und die Punktezahl bestimmt ist, kann in bekannter Weise dadurch ein bestimmter Klangcharakter verliehen werden, dass die Form der Lichtpunkte bzw. die Querschnittsform des Lichtstrahls entsprechend gestaltet wird. Je nach dieser Form, die z. B. ein Kreis, eine Ellipse, ein Quadrat, Dreieck od. dgl. sein kann, ergeben sich verschiedene Ein- oder Ausschwingvorgänge, so dass jede erwünschte Schuin gungsform von der einfachen Sinusschwingung bis zu den kompliziertesten Formen erzielbar ist.
Obwohl die Querschnittsform des Lichtstrahles bei den Wiedergabegeräten, z. B. dadurch verän- dert werden kann, dass diese Querschnittsform mittels einer im Lichtstrahlenweg angeordneten Blende bestimmt wird, kann die gewünschte Form der Punkte des Tonträgers auch bei der
Herstellung desselben berücksichtigt werden, i', - dem z. B. bei phototechnischer Herstellung gleich- falls dem die Lichtpunkte auf dem Tonträger erzeugenden Lichtstrahl durch entsprechende Blen- den eine bestimmte Querschnittsform verliehen wird.
Es sind auch Musikinstrumente mit einer Lichtquelle bekannt, von der ein paralleles Lichtbün- del durch Blenden tritt, deren öffnungen veränderbar sind, so dass das Lichtbündel durch einen oder mehrere Öffnungen des Tonträgers auf einer oder mehreren Spuren hindurchtreten und eine Photozelle steuern kann, wodurch die mannigfaltigsten Möglichkeiten gegeben sind.
Es ist klar, dass für eine gute Tonqualität jede Spur so regelmässig wie möglich sein muss, d. h. dass eine bestimmte Anzahl von Zeichen (Signalen) entsprechend gewählter gleicher Form regelmässig auf einen Kreisumfang verteilt sein muss.
Für die Ausführung dieser Spuren bei der Herstellung solcher Tonträgerplatten hat man sich bisher mit unzulänglichen und zeitraubenden Mit-
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schen übrig liessen. Das sicherste Verfahren für eine theoretisch zuverlässige und billige Erzeugung solcher Platten besteht darin, die Spuren auf photographischem Wege herzustellen. Praktisch stösst dieses Verfahren jedoch wegen der ziemlich grossen Oberfläche der Platten auf ernste Schwierigkeiten. Das Verfahren, das bisher im Prinzip das zufriedenstellendste war, bestand darin, mittels eines Lichtstrahles bestimmter Form die lichtempfindliche Tonträgerplatte Punkt für Punkt zu belichten, wobei die Lichtquelle an dem Ende eines um einen Punkt drehbaren Armes so befestigt war, dass man auf der Platte identisch,
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ständen verteilte Zeichen erhielt. Dieses Verfahren ist offensichtlich sehr langwierig.
In der deutschen Patentschrift Nr. 712797 ist ferner eine Einrichtung zur Herstellung von Schallaufzeichnungen auf Tonaufzeichnungsträgern, die für elektrische Musikinstrumente mit lichtelektrischer Tonerzeugung bestimmt sind, beschrieben. Bei dieser bekannten Einrichtung wird
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mittels einer gleichfalls rotierenden Schablone moduliert, durch welche der mittels eines Spaltes auf der Platte gebildete, radial liegende Lichtstrich in seiner Länge in durch die Form der Schablone bestimmter Weise periodisch geändert wird. Als Antriebsmotoren sind zur Erzielung eines synchronen Laufes, Synchronmotoren vorge-
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Tonspurenträgern mit einer solchen Einrichtung ebenfalls sehr zeitraubend.
Dieser Nachteil tritt dadurch noch stärker hervor, als zur Herstellung einer bestimmten relativen Umdrehungszahl zwischen Tonaufzeichnungsträger und Schablone ein
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muss.
Es ist auch bekannt, dass Tonspurenträger mit kreisförmigen Tonspuren, auf denen eine Anzahl heller und dunkler Punkte verteilt ist, dadurch hergestellt werden können, dass die Lichtquelle mittels einer Wechselspannung periodisch moduliert wird, wobei die Lichtquelle relativ zur Tonträgerplatte in Umdrehung versetzt wird, die Modulationsfrequenz jedoch kein ganzzahliges Vielfaches der Höhe des jeweils aufzuzeichnenden Tones beträgt. Dadurch können Stossstellen in der Tonspur nur schwer vermieden werden. Solche Stossstellen wurden in manchen Fällen von Hand aus durch Herstellung allmählicher Übergänge korrigiert.
Dieser Nachteil wird bei der erfindungsgemä- ssen Vorrichtung dadurch vermieden, dass das erwähnte ganzzahlige Verhältnis eingehalten sowie überdies von dem bekannten Phänomen der Stroboskopie Gebrauch gemacht wird, wodurch eine äusserst rasch und doch sehr präzise Herstellung der Tonspurenträger gewährleistet ist.
Hiezu ist gemäss der Erfindung zur periodischen Erregung der Lichtquelle selbst ein Wechselstromgenerator vorgesehen, wobei die Erre-
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stromfrequenz ist.
Diese Massnahme, kreisförmige Tonspuren mittels einer periodisch erregten Lichtquelle herzustellen, ermöglicht es in einfacher Weise, das erforderliche Verhältnis zwischen der Frequenz des Wechselstromes und der Umdrehungsfrequenz des Tonspurenträgers herbeizuführen, wobei die Frequenz des vom Wechselstromgenerator gelieferten Wechselstromes durch das Produkt der relativen Umdrehungsfrequenz zwischen Lichtquelle und Tonspurenträger und der zu erzeugenden Punktezahl bestimmt ist. Ausserdem ist eine An- derung der Modulationsfrequenz durch einfache Änderung der Frequenz des die Lichtquelle selbst erregenden Wechselstromes gegeben.
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das auf dem Tonträger abgebildete Bild der Lichtquelle beliebig gestaltbar ist.
Zweckmässigerweise ist als die Lichtquelle speisender Wechselstromgenerator ein von der Ausgangsspannung eines Magnetophons gesteuerter Verstärker vorgesehen, wobei auf dem vom Ma-
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stens ein bestimmter Ton von wenigstens einer bestimmten Klangfarbe aufgezeichnet ist.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steht der Tonspurenträger still, während nur die Lichtquelle rotiert, so dass der synchrone Lauf auf stroboskopische Weise eingestellt bzw. kontrolliert werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, zur Erzeugung nebeneinanderliegender Tonspuren den Abstand der Lichtquelle von ihrer Umdrehungsachse veränderbar auszubilden.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Tonspurenträger nicht nur sehr rasch und präzise herstellbar, sondern es ist auch in einfacher
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ne, z. B. der temperierten chromatischen Tonleiter, in sehr guter Annäherung auf solchen Tonträgerplatten herzustellen, was deshalb von gro- sser Bedeutung ist, als infolge des irrationalen Verhältnisses der Töne der temperierten Skala die Schwingungszahlen in keinem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen. Der bei Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung verbleibende Fehler ist praktisch zu vernachlässigen.
Hiebei genügen beispielsweise zur Erzeugung von 61 Noten des Gesamtregisters einer Orgel in einem lichtelektrischeI1 ! Musikinstrument zwei vollkommen gleiche Platten wobei jede Platte 31 radial nebeneinanderliegende, kreisförmige Tonspuren aufweist und die Umdrehungsgeschwindigkeit der einen Platte ein Sechstel der andern beträgt. Die temperierte chromatische Tonte ter ist bei Zulassung einer Toleranz von höchstens 0, 5 oxo z. B. dadurch erzielbar, dass die 31 Tonspuren etwa von aussen nach innen für beide Platten folgende Punktezahlen aufweisen :
622,587, 554,523, 494,466, 440,415, 392, 370,349, 330,311, 294,277, 262,247, 233,220, 208,196, 185,175, 165,156, 147,139, 131,124, 117,110.
Mit der einen derart ausgebildeten Tonträgerplatte kann nun die höhere Hälfte des Gesamtregisters erfasst werden, während die tiefere Hälfte dadurch erfasst wird, dass bei dem Wiedergabegerät die zweite Platte, die bezüglich der Ton-
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einem Sechstel der Umdrehungszahl rotiert.
Bei einer Umdrehungszahl von z. B. 5 Umdrehungen pro Sekunde für die eine Platte ergeben sich für das Wiedergabegerät somit Töne der Frequenzen von 550 bis 3110 Hz und mit der sechsmal langsamer rotierenden Platte Töne der
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Frequenzen von 91, 7 bis 518, 3 Hz, womit alle Töne von über 5 Oktaven erfasst werden. Die Tonlage des Gesamtregisters hängt selbstverständlich von der bei der Wiedergabe gewählten Umdrehungsgeschwindigkeit ab.
Die Wahl der Frequenzen der die Lichtquelle bei der Herstellung solcher Platten erregenden
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aus dem Produkt der zu erzeugenden Lichtpunktezahl entlang der Kreisperipherie und der relativen Umdrehungsfrequenz der Tonträgerplatte.
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so muss die niedrigste Frequenz der Wechselspannungsquelle 110 X 5 = 550 Hz und die höchste 622 X 5 = 3110 Hz betragen. Es ist ersichtlich, dass alle zu erzeugenden Frequenzen hiebei ein
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betragen.
Wenn diskrete, äquidistante Lichtpunkte zur
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die Lichtquelle in Form von Lichtblitze impulsförmig aufleuchten zu lassen.
Es ist auch möglich, Massnahmen zur Reproduktion eines beliebigen Timbres vorzusehen, wo-
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ein Magnetophonband ausgegangen werden kann.
Ferner können auf demselben Band nicht nur mehrere Timbres für dieselbe Note gruppiert werden, sondern auch mehrere Noten von verschiedenen Frequenzen, von denen jede mehrere Timbres aufweist ; die Spur wird so in dem photoelektrischen Musikinstrument in Übereinstimmung zu der Ausstrahlung des entsprechenden Akkordes gebildet.
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tung praktisch unbegrenzt ist, da sowohl Platten für photoelektrische Orgeln als auch für alle andern photoelektrischen Musikinstrumente, insbesondere auch solche neuester Art, exakt und billig herstellbar sind.
Schliesslich kann man an Stelle einer Platte als Tonspurenträger auch andere Formen, z. B. einen Zylinder oder einen Kegel, verwenden, auf dem eine grössere Anzahl Spuren untergebracht werden können als z. B. auf einer Platte.
Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung.
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liche Schicht trägt, ist auf der Grundplatte eines festen Gestelles 1 angeordnet. Oberhalb der Tonträgerplatte 2 ist eine in dem Gestell 1 drehbar gelagerte kreisförmige Platte 3 angeordnet, die die Lichtquelle 4 trägt, wobei die Drehachse der Platte 3 mit dem Kreismittelpunkt der Tonträgerplatte 2 zusammenfällt. Die Lichtquelle 4 ist an der Platte 3 mittels eines entsprechenden Mechanismus derart angeordnet, dass die radiale Entfernung der Lichtquelle von der Rotationsachse veränderbar ist. Die Lichtquelle wirft durch ein optisches System 5 einen Lichtstrahl auf die Ton- trägerplatte 2, wobei die Form des Lichtpunktes 7 auf der Platte 2 mittels einer Blende 6 wählbar ist.
Die Platte 3 wird mittels einer passenden Transmission, z. B. mittels eines Riemens 8, durch einen Synchronmotor 9 angetrieben. Die Lampe 4 ist über nicht dargestellte Schleifkontakte od. dgl. an einen Wechselspannungsgenerator angeschlossen, der schematisch durch einen Schwingung-
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Schwingungskreis 10 ein Verstärker 11 und an diesen ein Lautsprecher 12 angeschlossen, der der Kontrolle der Frequenz der vom Generator (bzw.
Schwingungskreis) erzeugten Wechselspannung dient.
Es ist ersichtlich, dass die Helligkeit der Lichtquelle 4 im Rhythmus der vom Generator (Schwingungskreis 10) gelieferten Spannung
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ist es vorteilhaft, eine Lichtquelle zu verwenden, die bei einer bestimmten Spannungsamplitude zündet, so dass sie rhythmische Lichtblitze aussendet. Da sich die Zahl der Lichtpunkte entlang der von den Lichtpunkten 7 auf der Tonträgerplatte 2 beschriebenen Kreisbahn aus der Umdre-
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blitze in der Zeiteinheit ergibt, ergibt sich umgekehrt auch die zu wählende Frequenz des Schwingungskreises 10 aus der gewünschten Lichtpunktezahl und der Umdrehungszahl. Zweckmässig werden die bezüglichen Grössen so gewählt, dass sich die für die Erzeugung der Lichtblitze erforderlichen Frequenzen innerhalb, des Tonfrequenzspektrums bewegen.
In diesem Falle kann die Tonhöhe des vom Lautsprecher 12 abgestrahlten Tones mit dem Ton eines Musikinstrumentes verglichen werden. Umgekehrt kann der Schwingungskreis durch Vergleich des Lautsprechertones mit einem vorgegebenen Ton eines Musikinstrumentes eingestellt werden.
So kann beispielsweise zur Aufzeichnung einer Spur von 220 Zeichen entlang einer Kreisperipherie der Platte 2 die Frequenz der vom Oszillator 10 gelieferten Spannung auf 1100 Hz eingestellt werden, wenn die Platte 3 fünf Umdrehungen in der Sekunde vollführt, da das Produkt Umdrehungszahl mal Punktezahl die Zahl 1100 ergibt. Selbstverständlich gilt diese Berechnung nur für den Fall, dass die Lichtquelle 4 innerhalb einer Schwingungsperiode der vom Oszillator 10 gelieferten Spannung nur einmal zündet.
Damit die erzeugte Tonspur allen Anforderungen genügt, müssen die 220 Lichtblitze od. dgl. immer auf derselben Stelle, der Platte 2 erzeugt werden, d. h. dass die erzeugte Lichtspur unbeweglich sein muss. Diese Unbeweglichkeit ist zufolge des stroboskopischen Effektes leicht mit dem blo- ssen Auge zu prüfen.
Es ist ersichtlich, dass die grösste Genauigkeit dadurch erzielbar ist, dass der die Lichtquelle 4 in Umdrehung setzende Motor 9 mit dem durch
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mehrere Spuren mit verschiedenen Punktezahlen erzeugt werden, so können die einzelnen Kreisbahnen durch Verstellung des radialen Abstande :. der Lichtquelle 4 zum Drehungsmittelpunkt gewählt werden. Wird hiebei weder die Umdrehungszahl noch die Frequenz des Oszillators 10 geändert, so bleibt für alle Bahndurchmesser die Zahl der Punkte entlang der Peripherie gleich. Zur Änderung der Punktezahl wird zweckmässig die Umdrehungszahl der Lichtquelle nicht ver- ändert, sondern nur die Frequenz des die Wechselspannung liefernden Oszillators.
Durch Anstimmen der einzelnen Töne, z. B. der temperierten chromatischen Tonleiter auf be-
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zum Lautsprecher 12 gelieferten Tones, durch Verstimmen des Schwingungskreises 10, können auf diese Weise rasch die Bedingungen zur einwandfreien Aufzeichnung der entsprechenden Spuren herbeigeführt werden. Selbstverständlich können hiefür auch andere Möglichkeiten herangezogen werden, wie z. B. durch abgestimmte Filter oder durch Frequenzteilung im Anschluss eines Multivibrators der die Lichtquelle 4 versorgenden Stromquelle.
Wie erwähnt, kann die Tonfarbe des von der Tonträgerplatte bei ihrer Verwendung in einem Musikinstrument erzeugten Tones durch Wahl der Form des Lichtpunktes 7 bei der Herstellung der Tonträgerplatte bestimmt werden, wobei diese Form mittels der Blende 6, z. B. kreisförmig, oval, viereckig od. dgl., gewählt wird. So können mit der erfindungsgemässen Vorrichtung auch Tonträgerplatten hergestellt werden, die nur für einen einzigen Ton bestimmt sind, mit denen bei der Verwendung in einem Musikinstrument aber die Tonfarben wählbar sind, indem bei der Her-
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rung des Lichtquellenabstandes von der Umdrehungsachse mehrere Spuren gleicher Punktezahl aufgezeichnet werden, wobei jedoch für jede Kreisspur durch Auswechseln bzw. Verändern der Blende 6 eine andere Lichtpunkteform gewählt wird.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Es kann z. B. auch die Lichtquelle unverdrehbar, aber radial verschiebbar und die Tonträgerplatte mit der lichtempfindlichen Schicht drehbar angeordnet sein.
An Stelle einer gasgefüllten Röhre kann je nach Erfordernis auch jede andere Lichtquelle verwendet werden
Die Erfindung ist auch nicht auf die Herstellung von Tonträgern beschränkt, bei denen en : - lang der Spur lichtdur ;'iläss : ge Punkte mit lichtundurchlässigen Stellen abwechseln. Vielmehr r
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periodisch sich ändernde optische Dichte, nac' Art der bekannten Sprossenschrift, oder aber auch Tonspuren nach Art der bekannten Zackenschrift aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
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zur Aufzeichnungförmigen, stosssteilenfreien Tonspuren auf einen ; Tonspurenträger, insbesondere auf Modulationsplatten für photoelektrische Musikinstrumente. wobei der Tonspurenträger eine lichtempfindliche Schicht aufweist, auf welcher die Tompur mittels eines optischen Systems als photographsches Bild einer Lichtquelle erzeugbar ist, wah-
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zum Tonspurenträger um eine gemeinsame, nicht durch die Lichtquelle gehende Achse befindet und der Lichtstrom mit einer Frequenz modulierbar ist, die ein ganzzahliges, der Höhe des jeweils aufzuzeichnenden Tones entsprechendes Vielfaches der Umdrehungszahl ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur periodischen Erregung der Lichtquelle selbst ein Wechselstromgenerator vorgesehen ist,
wobei die Erregungsfrequenz gleich der gewünschten Lichtstromfrequenz ist.
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