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La présente invention concerne un procède relatif à la lecture des disques et à l'enregistrement des sons, ainsi que les appareils mettant en application le dit procédé.
Les progrès réalises dans l'enregistrement des disques exigent un système de reproduction pick-up amplificateur aussi parfait que possible.
Le mode d'enregistrement sur disques universellement
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adopté est l'écriture latérale,:l'outil graveur se déplaçant dans un plan horizontal; si cet outil est soumis à une tension alternative sinusoïdale,la point? du burin se déplace de part et d'autre de la position moyenne ou position derepos.
Les éléments caractéristiques de ce mouvement sont : l'élon- gation ou amplitude des déplacements (L); la vitesse maximum ou vitessede déplacement (V)
A l'aide de divers artifices, il est possible de mainte- nir constant l'un de ces deux éléments ; il existe ainsi deux procédés, appelés respectivement:: enregistrement àvitesse constante, et enregistrement à amplitude constante.
.On appelle caractéristique ; d'enregistrement la courbe représentative de la vitesse: la figure 1 donne la caracté- ristique à amplitude constante !(droite A). et la caractéris- tique à vitesse constante (droite B), l'axe des abscisses se rapportant aux fréquences et l'axe des ordonnées aux vitesses*
Les trois courbes ABC représentées sur la figure 2, à quelque variante près,sont celles- utilisées pour l'enregis- trement des disques du commerce. Il est intéressant de noter, qu'un Congrès International pour la Normalisation des enre- gistrements s'est tenu aux Etats-Unis d'Amérique et les cour- bes A et B auraient été retenues comme devant êtr.e pour l'a- venir les courbes d'enregistrement respectivement pour les disques microsillons (courbe A)
et pour les disques 78 tours (courbe B).
La caractéristique A (figure -2) correspond à un enre- gistrement à amplitude constante; elle a été -proposée par la National Association Brodcasting, comme caractéristique d'en- registrement des disques microsillons.
La caractéristique B (figure 2) dont la partie incli- née correspond à un enregistrement à amplitude constante et dont la partie horizontale correspond à un enregistrement à vitesse constante est la caractéristique adoptée pour les disques 78 tours; elle est appelée courbe standard. Le point
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P sur cette courbe (point de cassure) e si. généralement situé à 500 périodes. La caractéristique C est généralement utili- sée pour les enregistrements microsillon ordinaires.
Le système de reproduction devra obligatoirement, si l'on rechercha la qualité de l'audition, être muni de correc- teurs destinés à égaliser la courbe d'enregistrement de façon que, pour toutes les fréquences, la f.e.m. à l'entrée de l'amplificateur soit constante. C'est une condition in- dispensable en haute fidélité.
La réponse des pick-up avec chacun des deux modes d'en- registrement précédents se produit comme suit : - Pick-up électromagnétique ou électrodynamique.
Il est connu que l'énergie recueillie à la sortie. de ces pick-up est proportionnelle aux variations de flux:
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e = ¯ En conséquence, pour obtenir.une force électromotrice cons- tante, il faut que'la vitesse de variation du flux soit cons- tante; or, les variations.de flux sont'fonction des mouve- ments de la palette; en conséquence l'énergie est constante, . si la vitesse de déplacement de la palette est constante;en fait, c'est de la vitesse maximum, ou vitesse à la position moyenne, qu'il s'agit.
Il apparaît ainsi qu'un'pick-up électromagnétique placé sur un disque de fréquence enregistré à vitesse constante fournira une f.e..m. constante à toutes les fréquences. C'est
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le pick-up convenant particulièrement a. ce genre d'enregis- trement.
Pick-up CRISTAL
Un pick-up cristal fournit une énergie directement pro- portionnelle aux pressions exercées; la f.e.m. est donc pro- portionnelle aux forces agissant sur le cristal,c'est-à-dire aux déplacements de la alette, et s'écrit: e = Kx K étant un coefficient de proportionnalité et x la valeur
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instanlané de la distance de la palette à sa position de repos.
Autrement dit, e est directement proportionnelle à l'amplitude des déplacements de la palette, et, pour que e soit constante, il faut que l'amplitude soit constante; c'est précisément le cas des enregistrements à amplitude constante et le pick-up cristal convient particulièrement pour les disques enregistrés suivant ce procédé,
D'après la figure 2, il apparaît que, quel que soit l'en- registrement, on utilise le procédé à amplitude constante pour la partie basse fréquence du spectre sonore; en consé- quence, pour la reproduction de cette bande de fréquences, il est avantageux d'utiliser un pick-up cristal; par contre pour les fréquences' moyennes et hautes, enregistrées ou non à vitesse constante, le pick-up électromagnétique a un bien meilleur'rendement: ainsi qu'il apparaîtra ci-dessous.
La présente invention concerne un procédé relatif à la lecture des disques, convenant également à l'enregistrement des sons, essentiellement caractérisé par le fait que l'on utilise, pour obtenir la haute fidélité, un pick-up compre- .nant-au moins deux générateurs d'énergie couplés et généra- lement suivis de filtres, et un mélangeur ayant pour rôle . d'additionner les tensions de sortie.
Suivant une forme de réalisation avantageuse du procédé selon l'invention, on utilise deux générateurs d'énergie mé- caniquement couplés, l'un de ces générateurs est un élément électromagnétique et l'autre un élément cristal, l'élément électromagnétique est suivi d'un filtre passe-haut branché à sa sortie et l'élément cristal d'un filtre passe-bas bran- ché également à sa sortie, et le mélangeur est un tube élec- tronique double-triode, un réglage convenable des résis- tances et des capacités des dits filtres permettant, d'une part, de mettre en phase les f.e.m. recueillies et, d'autre part, de.doser convenablement les dites f.e.m.
L'invention concerne également les appareils mettant en application le dit procédé
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D'autres caractéristiques et avantages dâ la présente invention rassortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant à titre d'exemple explicatif et nullement limitatif, une forme de réalisation de l'appareil selon l'invention.
Sur ces dessins, les figures 1 et'2 donnent respecti- vement comme défini plus haut, d'une part une caractéristique à amplitude constante et une caractéristique à vitesse cons- tante, d'autre part trois caractéristiques correspondant à l'enregistrement des disques du commerce.
La figure 3 représente schématiquement un pick-up com- portant un élément électromagnétique et un élément cristal.
La figure 4 donne la courbe de réponse de l'élément é- lectromagnétique, et la figure 5 la courbe de réponse de l'é lément cristal à partir d'un disque de fréquences enregistré à amplitude constante.
Les figures 6a et 6b sont des schémas respectivement d'un filtre passe-bas et d'un filtre passe-haut.
La figure 7 montre la courbe obtenue à la sortie du filtre passe-bas nlacé à la suite de l'élément cristal. En- fin, la figure 8 reproduit sur le même graphique les courbes des figures 4 et 7 ainsi que la courbe somma de ces deux courbes.
Sur la figure .3, une palette -1¯ de pickaup est fixée à un pivot 2; la référence} désigne .les bobines d'un élément électromagnétique et la référence 4 un élément cristal cou- plé en 5 à la palette 1. Enfin, la référence 6 désigne un aimant permanent.
On branche la sortie de l'élément électromagnétique sur un voltmètre à lampe (non représenté) et on relève point par point, c'est-à-dire fréquence par fréquence, la courbe de ré- ponse, à par'-ir d'un disque de fréquence enregistrement à
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amplitude constante par exemple ; lacourbe de réponse N (figure 4 est très voisine de la courbe théorique et peut être considérée comme la reproduction exacte de la courbe d'enregistrement. La force électromotrice maximum est environ
12 milli-volt.
Si l'on branche le voltmètre à lampe aux bornes de l'élé. ment cristal, on obtient la courbe de la figure 5; théorique- ment la courbe devrait être une droite parallèle à l'axe des
X alors que l'on a une courbe de réponse croissant plus ou moins régulièrement avecune pointe très marquée pour 7.000 périodes, suivie d'une chute assez rapide jusqu'à 10.000; ceci fait bien ressortir les imperfections du cristal compare . au pick-up électromagnétique. L'énergie moyenne recueillie est de l'ordre de 50 milli-volt.
Cette énergie est fonction de la position du point 5 sur la palette 1
On fait suivre ensuite l'élément cristal d'un filtre passe-bas approprié constitué par une résistance et une capacité (figure 6a et on relève à nouveau la courbe de réponse ; on obtient le tracé de la figure 7 (courbe M); les fréquences aiguës sont éliminées et l'énergie recueillie à
50 périodes est environ 12 milli=volt
On reporte lës courbes des figures 4 et 7 sur un même graphique (figure 8). En supposant que les différentes fré- quences soient rigoureusement en phase, la somme géométrique des courbes M etN donne une droite S parallèle à l'axe des
X, la force électromotrice est constante à toutes les fré- quences; la condition définie plus haut de la Haute-Fidélité est ainsi réalisée.
Le même résultat peut être obtenu pour un enregistrement en courbe standard ou une quelconque courbe intermédiaire, en faisant varier les valeurs des éléments des filtres.
L'expression de l'énergie fournie par un pick-up élec- tromagnétique 'est :
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e = @/#t c'est l'expression d'un accroissement négatif c'est-à-dire que e augmente d'abord négativement, passe par 0 et croît po- sitivement ; autrement dit, la f.e.m. est décalée de 90 en arrière .du flux.
Pour l'élément cristal la force électromotrice est. égale comme il a été dit, à e = Kx ou KL c'est-à-dire directement proportionnelle à l'élongation L; autrement dit la f.e.m. aux bornes du cristal sera maximum lorsque la palette sera à son point d'écartement maximum donc'en phase avec les mouvements de la palette et par con- séuent avec les varlations de flux dans la bobine de l'élé- ment électromagnétique, ce qui.revient à dire que e sera dé- calé de 90 en arrière de e'.
Si e et e débitent sur un même circuit, il apparaît qu'en inversant les connexions de l'un des deux éléments . cristal ou bobine, le décalage est inversé; dans le système conforme au mode de réalisation exposé ci-dessus le branche- ment choisi est celui qui correspond à f.e.m, bobine, décalée en arrière de 90 sur f.e.m. cristal.
Il a été admis (figure 8) que les f.e.m. des deux élé- ments étaient en phase; il faut donc rattraper ce décalage de 90 . Pour cela, on fait. suivre l'élément électromagnétique d'un filtre "passe haut" comme représenté sur la figure 6b.
Soit (Ue) la f.e.m. à l'entrée du filtre et (Us) la f.e.m. à la sortie du filtre; la tangente de l'angle de dépha- sage est donnée par la formule ## = 1/2 # F rc (Us) étant décalé en avant de (Ue) de l'angle Il est pos sible de choisir la capacité c et la résistance r de telle sorte que ce décalage varie de 90 à 0 entre 50 et 10.000
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périodes ; en fait on choisit; r et c de façon à avoir un dé- calage de 45 pour une certaine fréquence Fx (figure 8).
L'élément cristal du pick-up est,ainsi qu'il a été dit,suivi d'un filtre "passe bas" (f gure 6a); soit Ue la tension à l'entrée du filtre et la tension à la sortie du filtre; la tangente de l'angle de déphasage est donnée par l'expres- sion : ## = 2 # Frc et sera décalé en arrière de (Ue') de l'ahgle # 'si la résistance!. etla capacité c sont choisies de telle sorte que soit égal à 45 c pour la fréquence Fx, (Us) et (Us') à la sortie des filtres "passe haut" et "passe bas" se retrou- vent en phase ; ledécalage initial de 90 est rattr.apé.
Les deux tensions étant ainsi en phase,il faut en fai- re la somme; pour cela (Us) et (Us') sont appliqués sur les grilles d'un tube double triode qui joue le rôle de mélangeur; en supposant que les plaques soient réunies, -on y recueille Us +Us.'. Un potentiomètre sur chacune des grilles permet de doser l'amplification de et Us autrement dit de. doser séparément les notes graves et les notes aiguës:
Il va de soi que la présente invention a été décrite ci- dessus à titre purement explicatif et qu'on pourra y ajou ter'toutes modifications de détail sans sortir de son cadre.
En outre, comme il a été dit'plus haut, le procédé selon l'invention peut s'appliquer également à l'enregistrement des sons.
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The present invention relates to a method relating to the reading of discs and to the recording of sounds, as well as to apparatuses implementing said method.
Advances in record recording demand an amplifying pick-up reproduction system as perfect as possible.
The recording mode on discs universally
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adopted is the lateral writing,: the engraving tool moving in a horizontal plane; if this tool is subjected to a sinusoidal alternating voltage, the point? of the chisel moves on either side of the middle or rest position.
The characteristic elements of this movement are: the elongation or amplitude of the displacements (L); maximum speed or travel speed (V)
With the help of various devices, it is possible to keep one of these two elements constant; there are thus two methods, called respectively :: recording at constant speed, and recording at constant amplitude.
We call characteristic; recording the curve representing the speed: figure 1 gives the characteristic at constant amplitude! (line A). and the characteristic at constant speed (line B), the x-axis relating to the frequencies and the y-axis to the speeds *
The three ABC curves shown in Figure 2, with some variation, are those used for recording commercial discs. It is interesting to note that an International Congress for the Standardization of Recordings was held in the United States of America and the curves A and B would have been retained as having to be for a- come the recording curves respectively for the LP records (curve A)
and for 78 rpm records (curve B).
Characteristic A (figure -2) corresponds to a recording at constant amplitude; it was proposed by the National Brodcasting Association as a recording feature for LP records.
The characteristic B (FIG. 2), the inclined part of which corresponds to a recording at constant amplitude and the horizontal part of which corresponds to a recording at constant speed, is the characteristic adopted for 78 rpm discs; it is called the standard curve. Point
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P on this curve (break point) e si. generally located at 500 periods. The C characteristic is generally used for ordinary microgroove recordings.
The reproduction system must, if the quality of hearing is sought, be fitted with correctors intended to equalize the recording curve so that, for all frequencies, the f.e.m. at the input of the amplifier is constant. This is an essential condition for high fidelity.
The response of the pick-ups with each of the two previous recording modes occurs as follows: - Electromagnetic or electrodynamic pick-up.
It is known that the energy collected at the exit. of these pick-ups is proportional to variations in flow:
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e = ¯ Consequently, to obtain a constant electromotive force, the rate of change of the flux must be constant; however, the variations of flow are a function of the movements of the pallet; consequently the energy is constant,. if the speed of movement of the pallet is constant; in fact, it is the maximum speed, or speed at the average position, that it is.
It thus appears that an electromagnetic pick-up placed on a disk of frequency recorded at constant speed will provide a f.e..m. constant at all frequencies. This is
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the pick-up particularly suited to a. that kind of recording.
CRISTAL pick-up
A crystal pick-up supplies energy directly proportional to the pressures exerted; the f.e.m. is therefore proportional to the forces acting on the crystal, i.e. to the displacements of the alette, and is written: e = Kx K being a coefficient of proportionality and x the value
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instantaneous of the distance of the pallet to its rest position.
In other words, e is directly proportional to the amplitude of the movements of the pallet, and, for e to be constant, the amplitude must be constant; this is precisely the case for constant amplitude recordings and the crystal pick-up is particularly suitable for discs recorded using this process,
From FIG. 2, it appears that, whatever the recording, the constant amplitude method is used for the low frequency part of the sound spectrum; consequently, for the reproduction of this frequency band, it is advantageous to use a crystal pick-up; on the other hand, for the medium and high frequencies, recorded or not at constant speed, the electromagnetic pick-up has a much better performance: as will appear below.
The present invention relates to a method relating to the reading of discs, also suitable for recording sounds, essentially characterized in that one uses, to obtain high fidelity, a pick-up comprising at least. two energy generators coupled and generally followed by filters, and a mixer having the role of. to add the output voltages.
According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, two mechanically coupled energy generators are used, one of these generators is an electromagnetic element and the other a crystal element, the electromagnetic element is followed by 'a high-pass filter connected to its output and the crystal element of a low-pass filter also connected to its output, and the mixer is an electronic double-triode tube, a suitable setting of the resistances and the capacities of said filters making it possible, on the one hand, to phase the emf collected and, on the other hand, to properly dose the said f.e.m.
The invention also relates to devices implementing said method.
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Other characteristics and advantages of the present invention will be corroborated by the following description given with reference to the appended drawings and giving, by way of explanatory and in no way limiting example, one embodiment of the apparatus according to the invention.
In these drawings, FIGS. 1 and '2 respectively give, as defined above, on the one hand a characteristic at constant amplitude and a characteristic at constant speed, on the other hand three characteristics corresponding to the recording of the disks. Trade.
FIG. 3 schematically represents a pick-up comprising an electromagnetic element and a crystal element.
FIG. 4 gives the response curve of the electromagnetic element, and FIG. 5 the response curve of the crystal element from a frequency disk recorded at constant amplitude.
Figures 6a and 6b are diagrams of a low pass filter and a high pass filter, respectively.
FIG. 7 shows the curve obtained at the output of the low-pass filter nlaced after the crystal element. Finally, FIG. 8 shows on the same graph the curves of FIGS. 4 and 7 as well as the summa curve of these two curves.
In figure .3, a pickaup pallet -1¯ is attached to a pivot 2; the reference} designates the coils of an electromagnetic element and the reference 4 a crystal element coupled at 5 to the paddle 1. Finally, the reference 6 designates a permanent magnet.
The output of the electromagnetic element is connected to a lamp voltmeter (not shown) and the response curve is noted point by point, that is to say frequency by frequency, starting from '-ir'. a frequency disc recording at
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constant amplitude for example; the response curve N (Figure 4 is very close to the theoretical curve and can be regarded as the exact reproduction of the recording curve. The maximum electromotive force is approximately
12 milli-volt.
If we connect the lamp voltmeter to the terminals of the ele. ment crystal, the curve of FIG. 5 is obtained; theoretically the curve should be a line parallel to the axis of
X whereas we have a response curve increasing more or less regularly with a very marked peak for 7,000 periods, followed by a fairly rapid fall to 10,000; this brings out the imperfections of the crystal compared. to the electromagnetic pick-up. The average energy collected is of the order of 50 milli-volts.
This energy depends on the position of point 5 on the pallet 1
The crystal element is then followed by an appropriate low-pass filter consisting of a resistor and a capacitor (figure 6a and the response curve is again noted; the plot of figure 7 is obtained (curve M); high frequencies are eliminated and the energy collected at
50 periods is about 12 milli = volt
The curves of Figures 4 and 7 are shown on the same graph (Figure 8). Assuming that the different frequencies are rigorously in phase, the geometric sum of the curves M and N gives a line S parallel to the axis of
X, the electromotive force is constant at all frequencies; the condition defined above of High Fidelity is thus fulfilled.
The same result can be obtained for a recording in standard curve or any intermediate curve, by varying the values of the elements of the filters.
The expression of the energy supplied by an electromagnetic pick-up 'is:
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e = @ / # t is the expression of a negative increase, that is to say that e first increases negatively, passes through 0 and increases positively; in other words, the f.e.m. is shifted 90 behind the flow.
For the crystal element the electromotive force is. equal, as has been said, to e = Kx or KL, that is to say directly proportional to the elongation L; in other words the f.e.m. at the terminals of the crystal will be maximum when the paddle is at its maximum separation point, therefore in phase with the movements of the paddle and consequently with the variations of flux in the coil of the electromagnetic element, which . is to say that e will be shifted by 90 behind e '.
If e and e flow on the same circuit, it appears that by reversing the connections of one of the two elements. crystal or coil, the shift is reversed; in the system according to the embodiment described above, the connection chosen is that which corresponds to f.e.m, coil, shifted back by 90 on f.e.m. crystal.
It has been admitted (figure 8) that the f.e.m. of the two elements were in phase; it is therefore necessary to make up for this lag of 90. For that, we do. follow the electromagnetic element of a "high pass" filter as shown in Figure 6b.
Let (Ue) be the f.e.m. at the inlet of the filter and (Us) the f.e.m. at the outlet of the filter; the tangent of the phase shift angle is given by the formula ## = 1/2 # F rc (Us) being shifted in front of (Ue) of the angle It is possible to choose the capacitance c and the resistance r such that this shift varies from 90 to 0 between 50 and 10,000
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periods; in fact we choose; r and c so as to have an offset of 45 for a certain frequency Fx (figure 8).
The crystal element of the pick-up is, as has been said, followed by a "low pass" filter (f gure 6a); let Ue be the voltage at the input of the filter and the voltage at the output of the filter; the tangent of the phase angle is given by the expression: ## = 2 # Frc and will be shifted behind (Ue ') of the angle #' if the resistance !. andcapacitance c are chosen such that is equal to 45 c for the frequency Fx, (Us) and (Us') at the output of the "high pass" and "low pass" filters are in phase; the initial offset of 90 is corrected.
The two voltages being thus in phase, it is necessary to sum them; for this (Us) and (Us') are applied to the gates of a double triode tube which acts as a mixer; assuming that the plates are united, -on collects Us + Us. '. A potentiometer on each of the grids makes it possible to measure the amplification of and Us in other words of. measure low notes and high notes separately:
It goes without saying that the present invention has been described above for purely explanatory purposes and that it will be possible to add any detailed modifications to it without departing from its scope.
In addition, as has been said above, the method according to the invention can also be applied to the recording of sounds.