DE2058334B2 - Verfahren und anordnung zur aufzeichnung und/oder wiedergabe von vier kanalsignalen auf/von einer 45/45grad-rille in schallplatten - Google Patents

Description

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Fig. 5 eine zur Wiedergabe dienende Ausfüh- Im Frequenzmodulator 22 frequenzmoduliert das

rungsform der Frfindung, Differenzsignal (chi — chi) eine Trägerfrequenz,

F i g. 6 eine Lautsprecheranordnung, die von einem einzigen örtlichen Oszillator 24 aus-

F i g. 7 ein Vektordiagramm, das die Beziehung geht. Das somit frequenzmodulierte Differenzsignal

zwischen den Vektoren einer Rille einer Schallplatte S F(chi — chi) wird der Mischstufe 25 zugeleitet.

)nd einer Angriffsachse des Schneidkopfes darstellt, Dieses Signal ist je nach mathematischer Betrach-

F i g. 8 und 9 entsprechende Vektordiagramme zur tungsweise in bezug auf die Trägerfrequenz frequenz-

Darstcllung einer Kreuzkopplung, moduliert und in bezug auf das niederfrequente Ein-

Fig. 1OA und 1OB verschiedene Signalwellen- gangssignal des Entzerrers 1.9 phasenmoduliert.Dem-

formen, io entsprechend wird es im folgenden auch zusammen-

F i g. 11 A und 11B graphische Verknüpfungen fassend als ein winkelmoduliertes Differenzsignal

zwischen einem Winkel θ und einem Winkel ι und F(rftl ~ eft 2) oder kurz als Band b bezeichnet,

dem Winkel θ und einem Vektor/ gemäß Fig. 9, Das Summensignal (c.'tl 4- cA2), das der Misch-

Fig. 12 die Frequenz-Charakteristik einer Fre- stufe 25 in unterer Frequcnzlage direkt zugeführt

quenzmodulation, 15 wird, weist ein Frequenzband α auf, das in Fig. 3 A

Fig. 13 bis 16 Frequenz-Charakteristiken von ent- durch die gestrichelte Kurve α dargestellt ist. Das

sprechenden Entzerrern, winkelmodulierte Differenzsignal F (ch 1 - eft 2) oder

Fig. 17 eine denkbare Ausführungsform eines Bandb, das der Mischstufe 25 zugeführt wird, hat

Frequenzmodulators und dagegen ein Frequenzband b (gestrichelte Kurve b

Fig. 18 eine bevorzugte Ausführungsform eines ao in Fig. 3A), welches infolge der Modulation über

Frequenzmodulators. der oberen Frequenzgrenze des Bandes α liegt. Dem-

Zuerst wird eine Ausführungsform der Erfindung zufolge können beide Bänder α und b in an sich bezur Aufzeichnung an Hand von F i g. 1 und 2 dar- kannter Weise in der Mischstufe 25 zusammengestellt, gebündelt (multiplexed) werden, ohne daß sie sich

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, sind in bekannter as gegenseitig überschneiden.

Weise zwei Mikrophone, nämlich ein Mikrophon 11 In gleicher Weise werden die von den rechten für den ersten Kanal eft 1 links vorn bzw. für den Mikrophonen 13 und 14 herrührenden Signale, das anderen, im folgenden als dritten Kanal eft 3 be- dritte und vierte Kanalsignal eft 3 und eft 4, die entzeichneten Kanal rechts vom ein Mikrophon 13 in sprechend je ein Frequenzband von 15/5 kHz aufder Nähe der Schallquellen 10 aufgebaut. Entfernt 30 weisen, in ein Summensignai (chi 4· eft4) und in ein von den Schallquellen 10 befindet sich ein Mikro- Differenzsignal (eft 3 — eft 4) in der dem (rechten) phon 12 links hinten für den zweiten Kanal chi und Kanalsignalpaar individuell zugeordneten Matrix 17 ein viertes Mikrophon 14 rechts hinten für den ent- umgewandelt. Das Summensignal (eft 3 4- eft 4) wird sprechenden vierten Kanal eft 4. Der Schall von den über einen Entzerrer 20 einer Mischstufe 26 zuge-Schallquellen 10, der durch die Mikrophone 11,12, 35 führt. Das Differenzsignal (cA3 - eft 4) wird über 13 und 14 aufgenommen wird, wird in bekannter einen Entzerrer 21 einem Frequenzmodulator 23 zu-Weise auf vier Spuren eines Magnetbandes, das in geleitet. Im Frequenzmodulator 23 frequer zmoduliert einem Magnetbandgerät 15 vorhanden ist als erstes, das Differenzsignal (cA3 — eft 4) eine Trägerzweites, drittes und viertes Kanalsignal aufgenom- frequenz, die von dem örtlichen Oszillator 24 ausmen. Das Frequenzband eines jeden Kanalsignals 40 geht, die auch dem Frequenzmodulator 22 zugeführt reicht etwa von 30Hz bis ISkHz. wird. Dieses frequenzmodulierte Differenzsignal

Das Magnetband, auf das die Aufzeichnung er- F(chi — ch4) wird einer Mischstufe 26 zugeleitet,

folgte, läuft in dem Magnetbandgerät 15 mit einer Dieses modulierte Differenzsignal wird als ein

um einen Faktor5 kleineren Abtastgeschwindigkeit winkelmoduliertes Differenzsignal F (chi — eft4)

v/5 der Aufzeichnungsgeschwindigkeit ν und gibt 45 oder kurz als Band d bezeichnet,

dabei die aufgezeichneten vier Kanalsignale wieder. Das Summensignal (eft 3 4- cA4), das der Misch-

Be: der vorliegenden Ausführungsform beträgt die stufe 26 in unterer Frequenzlage direkt zugeführt

Bandgeschwindigkeit während der Wiedergabe etwa wird, hat ein Frequenzband c, das durch die ge-

v/2,7 der Aufzeichnungsgeschwindigkeit. Demzufolge strichelte Kurvec in Fig. 3B dargestellt ist. Das werden ι' Frequenzbänder der ersten bis vierten 50 winkelmodulierte Differenzsignal F (ch 3 — cA4), das

Kanalsignale, die von dem Magnetbandgerät 15 der Mischstufe 26 zugeführt wird, weist dagegen ein

wiedergegeben werden, auf 1/5 (1/2,7 beim vor- Frequenzband d auf (gestrichelte Kurve d in

liegenden Ausführungsbeispiel) des Frequenzbandes F i g. 3 B). welches infolge der Modulation über der

der aufgezeichneten Kanalsignale zusammengepreßt. oberen Frequenzgrenze des Bandes c liegt. Dem-

Die vom Magnetbandgerät 15 als Signalquelle 55 zufolge können beide Bänder c und d in der Misch-

kommenden linken oder ersten und zweiten Kanal- stufe 26 gebündelt (multiplexed) werden, ohne daß

signale cAl und cA2, die jeweils ein Frequenzband sie sich einander überschneiden. Die Entzerrer 18

von 15/5 kHz haben, werden einer Matrix 16 und tmd 20 können z. B. normal aufgebaut sein und eine

die rechten oder dritten und vierten Kanalsignale sogenannte RIAA-Kennlinie aufweisen, die von der

chi und cA4 einer Matrix 17 zugeführt In der Ma- 60 Record Industry Association of America für Lang-

trix 16 werden die ersten und zweiten Kanalsignale spielplatten genormt wurde.

cAl und eft2 (das linke Kanalsignalpaar} in ein Die aus den Bändern α und b gebündelten links-

Summensignal (cAl 4- cA2) und in ein Differenz- kanaligen Signale [(chi + chi) + F(ch i chi)]

signal (cftl — cA2) umgewandelt Das Summen- oder Linkssignale und die rechtskanaligen Signale signal (c/;l 4- cA2) wird über einen Entzerrer 18 65 [(cA3 4- cA4) 4- F(chi — cA4)] oder Rechtssignale

einer Mischstufe25 zugeführt Das Differenzsignal von den Mischstufen 25 und 26 werden von zwei

(cA 1 — cA 2) wird über einen Entzerrer 19 einem Schneidverstärkem 27 und 28 entsprechend ver-

Frequenzmodulator 22 zugeleitet stärkt Die verstärkten gebündelten Signale werden

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einem 45/45-Grad-Schneidkopf 29 zugeführt. Eine Signale, die somit in ihren Frequenzbändern zu-Schellackplatte oder sogenannte Mutter 30, die zur sammengcprcßt werden, werden auf der Schellack-Original-Plattenaufzeichnung dient, wird mit einer platte 30 aufgezeichnet.

Geschwindigkeit von nlS der normalen Dreh- Falls jedoch in dieser Weise das Differenzsignal

geschwindigkeit η einer Schallplatte von beispiels- 5 zum Zwecke der Bündelung mit dem Summensignal weise i3'/» U min gedreht. Die dem Schneidkopf 29 frequenzmoduliert wird, bevor es in seinem Band zuge'ührten Signale werden durch einen Schneid- zusammengepreßt wird, liegt die obere Frequenz stichel 3t in einer einzigen spiralförmigen Rille auf des winkelmodulierten Differenzsignals bei 45 kHz. der Schellackplaüe 30 aufgezeichnet. Auf einer Magnetfläche eines Magnetbandes sind

Genau wie bei einer herkömmlichen Zweikanal- io etwa nadeiförmige Kristalle aus magnetischem Ma-Stereoschallplatte schneidet der Schneidstichel 31 terial beliebig verteilt. Wenn daher z. B. eine genaue eine sogenannte 45/45-Grad-Rille 32 (F i g. 4) in die Sinuswelle auf dem Magnetband aufgezeichnet wird, Mutter 30. Die Rille 32 hat Wände 33 und 34, die ist die Wellenform des von dem Band wiederentsprechend unter einem Winkel von 45° in bezug gegebenen Signals in jeder Periode unterschiedlich, auf ein Lot geneigt sind. Das gebündelte Signal des 15 und es werden Störungen erzeugt. Wenn dieses ersten und zweiten Kanals Signal frequenzmoduliert wird, entsteht daher ein

weißes Rauschen. Aus diesen Gründen ist es un-

[{chl + chi) + F(chi — chi)] erwünscht, die Aufzeichnung und Wiedergabe des

frequenzmodulierten Signals auf dem Magnetband 30 zwecks Zusammenpressen des Bandes durchzu-

wird auf der linken Wand 33 der Rille 32 auf- führen. Hieraus folgt, daß die zuvor an Hand von gezeichnet (entsprechend einer Wand, bei der ein F i g. 1 und 2 erläuterte Ausführungsform der Erfinlinkes Kanalsignal der bekannten Zweikanal-Stereo- dung bevorzugt ist. platte aufgezeichnet wird). Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausfüh-

Dieses Signal wird im folgenden als ein gebün- 15 rungsform zur Vierkanalwiedergabe nach der Erfindeltes L-Signal bezeichnet. Entsprechend wird das dung. Eine Vierkanal-Schallplatte SO wird durch gebündelte Signal des dritten und vierten Kanals eines der bekannten Verfahren hergestellt, indem [(ch3 + ch4) - F(ch3-ch4)\ auf der rechten die Schellackplatte oder Mutter 30 verwendet wird, Wand 34 der Rille 32 aufgezeichnet (entsprechend in deren Rillen die vier Kanalsignale, wie zuvor beder Wand, in der^ ein rechtes Kanalsignal der be- 30 schrieben, aufgezeichnet worden sind. Die Schallkäunicii ZweiKanal-oicrcop.altc aufgezeichnet wird). plane 5ö weist damit eine Rille der gleichen Form Dieses Signal wird im folgenden als ein gebündeltes auf wie die der Schellackplatte 30. Die Schallplatte «-Signal bezeichnet. Demzufolge werden die Signale 50 wird auf einem Drehteller eines Plattenspielers c^eu η", ^i¹ fl^eichf ^ltIS.^{m der einzi}8^{en Rille d}er mit einer normalen Abspieldrehgeschwindigkeit η Schellack-Platte 30 aufgezeichnet. 35 (z.B. 33V, U/min) gedreht, was 5-mal so schnell

¹V"*^ ^Utf ³ B ^Bt Reutet daß die Bän wie di UAfihhidiki /S df

) g,

, ¹V"*^ ^Utf ³ B ^Bt Reutet, daß die Bän- wie die Ur-Aufzeichnungsgeschwindigkeit n/S def der b und d, also die Amplituden der winkel- Schellackplatte 30 ist modulierten Differenzsignale F (chi - chi) und Eine Spitze 52 eines TonabnehmersSl tastet die

F(ch3 - cA4) auf einem Zehntel, d.h. 20db unter Rille der Schallplatte50 ab, um die aufgezeichneten der Amphi*te der direkten Summensignale 40 Signale wiederzugeben. Beispielsweise eeht die ⁽ V ÄÄii tJ ? ^l ^ ^Wicdergabefreque>!zcharakteristik des Tonabnehmers

g 4 Signale wiederzugeben. Beispielsweise eeht die

⁽ -ι V ÄnÄtlriil itJ ?n ^l ^ ^Wicdergabefreque>!zcharakteristik des Tonabnehmers

weil ein Schneidstichel bzw. eine Abnehmerspitze 51 von 20 Hz bis 45 kHz, und der Auflagedruck

hochfrequenten Schwingungen sonst nur unvoll- beträgt 1,5 g. Da die Schallplatte 50 mit konstanter

signal, wie bereits oben beschrieben, in seinem Band Kurven A bis D in Fig 3A und 3 B dargesteUt ist

ssstfö^Süy^SH^ ₅₀ sr firs ^ 4-^

Snen ^^

Zum Zusammenpressen der Frequenzbänder kön- _s, S^T*/¹, ^FiA?^A· ^In 8^leicher

nen selbstverständlich in einfacher Weise die e^en wld Sr⁸Ai *', ^R'^Sl^^a1' ^{daS V}°ⁿ

bis vierten Kanalsignale, die von den SchallquelΞ ΪΓΐ™ ™? ^f f^{egeben wird}' ^Zm

10 ausgehen und durch die Mikrophone 11 Su F?_g sT"??^{1 {<}*/ ⁺ *i\ _Λ ,^

aufgenommen werden, den Matrizen 16 und 17 auch «-nfl· i~J^ , ^{aus der} winkelmodulierten

direkt zugeführt werden, um nach einem Verfah^ _6o V^fTn J ⁽?³ ~^ ^gemäß *™*

das dem oben beschriebenen ähnlich ist, an sS ?,™ ■ , °^^{ren Fret}Pienzgrenzen der

der Eingangssignale der Matrizes die >SgaSs ^TT*?* I*^{1 + CÄ2)} ™^{ά {ch3 + Cki)}

Mihf S^" T ¹^ \⁵ ^ ^Di ^ Tärfeque

der Eingangssignale der Matrizes die >SgaSs ^TT?* I ^{) {} Z

signale der Mischstufen 25 unc 26 auf einS^fa" T ¹^ \⁵ ^ ^Die ^*™ Trägerfrequenzen

zuzeichnen. In diesem Falle läuft das Magnetband κ 12 ⁽ I ~ ^ch4) ^^^^{11 3}O ¹^ wä-rend denen ebenfalls mit einer gegenüber der Aufzeichnung St ^*™*™ Frequenzgrenzen 45 tew. 20 k» geschwindigkeit ν geringeren Abtastgeschwindiektit "^¹¹^™· °as untere Seitenband ist somit um 5KH* von v/5, und die so wiedergegebenen gebündelten ^T??i'J^{Odurch ώ>} Seitenbänder mit -10 k»

«πα -h is kHz unsymmetrisch sind.

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Das gebündelte /,-Signal

[(chi -l- chi) F(chl -chi)],

das von dem Tonabnehmer 51 wiedergegeben wird, wird einem Tiefpaßfilter 53 und einem Bandpaßfiher 54 zugeführt. Das Summensignal (ch 1 -f ch Z). das durch das Tiefpaßfilter 53 gefiltert wird, wird einer Matrix 58 über einen Entzerrer 57 zugeleitet. Das am Ausgang des Bandpaßfilters 54 winkelmodulierte Differenzsignal F (ch 1 — ch 1) wird durch einen Demodulator 59 demoduliert. Das somit demodulierte Differenzsignal (ch 1 — chi) wird der Matrix 58 über einen Entzerrer 60 zugeleitet.

In gleicher Weise wird das wiedergegeben gebündelte K-Signal [(chi + ch4) + F (chi - chi)] einem Tiefpaßfilter 55 und einem Bandpaßfilter 56 zugeführt. Das Summensignal (chi + c/i4), das durch das Tiefpaßfilter SC gefiltert wird, wird einer Matrix 62 über einen Entzerrer 61 zugeführt. Das air Ausgang des Bandpaßfilters 56 erhaltene winkel- so modulierte Differenzsignal F (ch 3 — ch 4) wird durch einen Demodulator 63 demoduliert. Dieses demodulierte Differenzsignal (chi — chi) wird der Matrix 62 über einen Entzerrer 64 zugeleitet.

Die Matrix 58 bewirkt in bekannter Weise die as folgende Matrixoperation:

l/2[(cAl + chi) + (chi - chi)] = chi, \l2[(chl 4- chi) - (chi - chi)] = chi.

Demzufolge werden das erste und zweite Kanalsignal chi und chi einzeln aus der Matrix 58 gewonnen. In gleicher Weise werden das dritte und vierte Kanalsignal chi und c/i4 getrennt aus der Matrix 62 gewonnen. Die ersten bis vierten Kanalsignale chi bis ch4 werden durch vier Verstärker 65, 66, 67 und 68 entsprechend verstärkt und werden sodann vier Ausgängen 69 a, 70 a, 71a und 72 a als Signale entnommen, die Frequenzbänder von 30 Hz bis 15 kHz aufweisen.

Die ersten bis vierten Kanalsignale aus den Ausgängen 69 a bis 72 a werden vier Lautsprechereingängen 69b, 706, 71 b und 72& (Fig. 6) zugeführt und durch vier Lautsprecher 73, 74, 75 und 76 wiedergegeben. Die Lautsprecher 73 und 74 für den ersten und zweiten Kanal sind entsprechend an der linken vorderen bzw. linken hinteren Seite eines Hörers 77 und die Lautsprecher 75 und 76 für den dritten und vierten Kanal entsprechend an der rechten vorderen bzw. rechten hinteren Seite des Hörers so 77 angeordnet.

In diesem Falle werden sechs Schallebenen, d. h. Ebenen zwischen den Lautsprechern 73 und 75, 73 und 74, 74 und 76, 75 und 76, 73 und 76 und 75 und 74 gebildet, wie durch gestrichelte Linien 78, 79, 80, 81, 82 und 83 dargestellt ist

Demzufolge ist die Schallquellenreproduzierbarkeit des Verfahrens nach der Erfindung erheblich größer als beim herkömmlichen Zweikanal-Stereowiedergabeverfahren, bei dem nur eine Schallebene gebildet wird.

Wenn die in der zuvor beschriebenen Weise mit gebündelten L- und Ä-Signalen geschnittene Schallplatte 50 in einem herkömmlichen Zweikanal-Stereowiedergabegerät abgespielt wird, wird das winkelmodulierte Differenzsignal weggeschnitteü und nur das direkte Summensignal wiedergegeben.

Demzufolge wird das Summensignal des ersten

und zweiten Kanals von einem linken Lautspreche und das Summensignal vom dritten und viertel Kanal vom rechten Lautspiechcr wiedergegeben.

Wenn umgekehrt eine bekannte Zwcikanal-Stereo schallplatte nach dem Viei kanal-Wicdergabeverfah rcn gemäß der Erfindung abgespielt wird, wird nu; ein linkes Kanalsignal von den beiden Lautsprecher 73 und 74 und nur ein rechtes Kanals^:?nal von der beiden Lautsprechern 75 und 76 wiedergegeben Demzufolge ist die Vicrkanal-Schallplattc und da< Wiedergabegerät dafür gemäß der Erfindung vollständig kompatibel mit der herkömmlichen Zweikanal-Scha! !platte bzw. jedem dafür bestimmten Wiedergabegerät.

Ferner werden in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die vier Kanalsignale durch Mikrophone erhalten, die gemäß Fig. 1 aufgestellt sind, und die Signale werden durch vier Lautsprecher wiedergegeben, die gemäß F i g. 6 entsprechend angeordnet sind. In dem Verfahren nach einer Weiterbildung der Erfindung jedoch sind die Anordnungen der Mikrophone und Lautsprecher nijht auf den in F i g. 1 und 6 dargestellten Fall beschränkt.

Zum Beispiel können von den Mikrophonen 11 bis 14 nach Fig. 1 die Mikrophone 12 und 14 untereinander an ihren Plätzen ausgetauscht werden. In diesem Falle müssen die Lautsprecher 74 und 76 von den Lautsprechern 73 bis 76 nach Fig. 6 selbstverständlich ebenfalls untereinander ausgetauscht werden. Dann sind die beiden gebündelten Signale, die in diesen: Falle aufgezeichnet und wiedergegeben werden, bezogen auf F i g. 6, ein gebündeltes Signal der Summen- und Differenzsignale der Kanäle, die der linken vorderen und rechten hinteren Stellung gegenüber dem Hörer 77 entsprechen, und ein gebündeltes Signal der Summen- und Differenzsignale der Kanäle, 'lie der rechten vorderen und linken hinteren Stellung entsprechen.

Darüber hinaus kann die Anordnung der Mikrophone 11 bis 14 und die der Lautsprecher 73 bis 76 in beliebiger Weise geändert wer Jen.

Bei der Bündelung des ersten und zweiten (dritten und vierten) Kanalsignals chi und chi (chi und chi) und Aufzeichnung des gebündelten Signals auf einer Wand der Aufzeichnungsrille ist es auch ohne Matrizen leicht zu erreichen, daß das zweite (vierte) Kanalsignal chi (chA) nur frequenzmodu' rt wird und mit dem ersten (dritten) direkten Kanalsignal chi (chi) gebündelt wird. Fal's jedoch eine Vierkanal-Schallplatte, auf der eine Aufzeichnung nach diesem denkbaren Verfahren ohne Matrizen vorgenommen wurde, in einem herkömmlichen Zweikanal-Stereowiedergabegerät abgespielt wird, wird das zweite (vierte) Kanalsignal überhaupt nicht wiedergegeben. Wenn demzufolge ein jedes Kanalsignal eine getrennte Schallinformation hat, wird der wiedergegebene Schall außerordentlich unnatürlich und unvollständig. Aus diesem Grunde gibt es in diesem an sich leicht zu verwirklichenden Verfahren keine Austauschbarkeit (Kompatibilität). In dem Verfahren nach der Erfindung wird eine vollständige Austauschbarkeit durch Anwendung des Matrixverfahrens sichergestellt.

Als nächstes wird der zweite Grund für dit Anwendung des zuvor genannten Matrixverfahrens in dem Verfahren nach der Erfindung erläutert Wenn ein Signal, das durch Bündelung eines winkelmodulierten Signals entsteht, zusammen mit einem direk-

ten Summensignal übertragen wird, tritt bekanntlich allgemein eine Signal-Rausch-Verhältnisverschiechtemng und Störung der demodulierten Signale auf, wodurch "viederum eine Störung und ein Rauschen des direkten Summensignals in dem demodulierten Signal bewirkt wird.

Der Radius der Spitze eines Tonabnehmers beträgt praktisch 5 um als Minimum, damit die Rille der Schallplatte nicht beschädigt wird. Andererseits beträgt eine halbe Wellenlänge der Trägerfrequenz, die eine ultraakustische Frequenz von 30 kHz aufweist, z. B. 3.5 um, gemessen an der innersten Rille, die einen Durchmesser von 120 mm einer Schallplatte für eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 33'.3O. min hr.t. Demzufolge sollte die Amplitude des gebündelten Signals, das durch den Tonabnehmer wiedergegeben werden kann, dessen Spitze einen P„adius von 5 um hat. unterhalb eines gewissen Wertes liegen. Mit anderen Worten gesagt, darf die Energie eier gebündelten Signale beim Schneiden auf der Schellackplatte einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Die Energie der Signale ist abhängig von der Frequenz und Amplitude der Signale. Darüber hinaus weist eine Schallplatte in sich begründete Faktoren zur Erzeugung eines Rauschens auf. und zwar auf Grund eines unebener Platlierens bei ihrer Herstellung und wegen der Körnung des Materials, aus dem die Schallplatte besteht usw. Demzufolge wird das Signal-Rausch-Verhältnis der wiedergegebenen Signale ein begrenzter Wert.

Wenn ferner eine hochfrequente Komponente in dem direkten Summensianal stark ist. kanu ihr Ein

fluß auf das Trägersignal nicht vernachlässigt werden, und dieses wird in einem beträchtlichen Maße durch das direkte Summensigna! gestört.

in dem Verfahren nach der Erfindung wird ein Rauschen durch Anwendung der Matrizen auf die Kanalsignale gemindert. Der Grund hierfür wird im folgenden erläutert. Rauschsignale, die in den von der linken und rechten Wand der Rille aufgezeichneten und wiedergegebenen Signalen enthalten sind,

ίο werden entsprechend mit L_s und R_s bezeichnet.

Wenn, wie bereits oben beschrieben, die Signale chi und c/i4 nur winkelmoduliert sind and nur aufgezeichnet und wiedergegeben werden, nachdem sie mit den Signalen chi und chi entsprechend gebündelt wurden, so wird jedes wiedergegebene Kanalsignal chi' bis c/i4' wie folgt wiedergegeben:

chV

rh r

chA' =

chi chi chi chA

Andererseits sind die Differenzsignale (ch 1 — chi) und (chi — c/i4) bei dem Verfahren nach der Erfindung winkelmoduliert und mit den direkten Sumn«nsignalen (ch 1 — chi) und (ch3 — chA) gebündelt. Demzufolee werden die wiedersieeebenen Sienale durch (ch 1 - ch 2). (ch 1 - ch 2 ~ I ,,). (<7i3 ~ chA) und (chi, - ch A - R_s) wiedergegeben.

Daher wird jedes wiedergegebene Signal ch Γ bis chA' wie folst dargestellt:

chi' = 1 2 [(ch 1

chi)- (ch I-chi- L_x)] = ch 1 -- -~"-

chV= 12 [ich 1 ^- ch2) - (ch 1 - ch 1 - L_x)) = chi - - ^Λ-

c/i3' = 1 '2 [(chi - chi) - (c/i3 - chA - R_x)) = c/i3 -<-

Rs

chA' = 1 2 [(chi - rhA) - (chi -chA- R_x)] = chA -

Demzufolge verringert sich bei dem Verfahren nach der Erfindung das Rauschen in den Kanälen (des zweiten und vierten Kanals), in denen das Rauschen ja wahrscheinlich überhaupt nur vorkommt, auf die Hälfte, verglichen mit einem Verfahren, bei dem kein M atri.w erfahren angewendet wird.

Darüber hinaus sind die Rauschkomponenten in entgegengesetzter Phase zwischen dem ersten und zweiten Kanal, wodurch eine Hörbarkeit des Rauschens sehr gering wird.

Wenn das Rauschsignal L_s K-mal verstärkt und einem Lautsprecher mit einer Impedanz von R Ohm zugeführt wird, ergibt sich die elektrische Leistung P₁, die dem Lautsprecher bei einem Verfahren ohne Matrizen zugeführt wird, wie folgt:

Λ = (KLs)², R = -^K''■· Ls^z.

R

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erhält man für die elektrische Leistung P.„ die zwei Lautsprechern zugeführt wird, den folgenden Ausdruck:

tR + ( K ■ -^ \'iR = ^K- ^Lx--. \ 2 )· 2R

Demzufolge wird die Schallabstrahlung der Rauschkomponente durch die Wirkung des Matrixverfahrens gemäß der Erfindung halbiert.

Wenn ferner zwei winkelmodulierte Signale durch getrennte Ubertragungsanordnungen übertragen werden, wird bekanntlich eine Schwebung !Wischen den Trägern der übertragenen frequenzmodulierten Signale erzeugt, wenn zwischen den zwei Übertragungsanordnungen eine Kreuzkopplung besteht. Schwebungen werden auch zwischen dem Träger und dem Seitenband und zwischen den Seitenbändern erzeugt. Wenn demzufolge zwischen den gebündelten L- und /^-Signalen auf beiden Wänden der Rille eine Kreuzkopplung beim Aufzeichnen und Wiedergeben bei der zuvor genannten Vierkanal-Aufzeichnung besteht, wird ein störendes Rauschen durch die Schwebungen erzeugt. Das Verfahren nach der

Erfindung jedoch ist so gestaltet, daß die Vierkanal-Aufzeichnung praktisch verwendet werden kann. Die Einzelheiten werden im folgenden beschrieben.

In Fig. 7 zeigen zwei Vektoren EF und FG die Bewegungen der linken und rechten Kanäle des Schneidkopfes. Zwei Vektoren EH und HJ acben die Richtungen höchster Empfindlichkeit des linken und rechten Kanals des Tonabnehmers wieder. Wenn zwischen dem Schneidkopf und dein Tonabnehmer eine Diskrepanz um einen Winkel ■-> (F i g. 7) besteht, wird eine Kreuzkopplung in einer Größe erzeugt, die durch eine Kreuzkopplungsdämpfung C, gemäß der folgenden Beziehung dargestellt werden kann. (Anwendung der nach der Japanischen Industrienorm [Japanese Industried Standards] für die Übersprechdämpfung [Kreuzkopplungsdämpfung] bei einem Zweikanal-Stereotonabnehmer angegebenen Beziehung auf den in F i g. 7 dargestellten Fall bei kleinem Winkel Λ.)

Ci -- 20 log .' . [db]

sin Λ ■

wobei Λ <ξ 1 rad ist (Radiant ist der radiussleiche Bogenwinkd 360 2.7).

Hieraus wird ersichtlich, daß eine Kreuzkopplungsdämpfung C, von etwa 30 db erreicht wird. wenn der Winkel λ höchstens 0.03 rad beträft.

Ferne^r können bei einem tatsächlichen Abtastvorgang Kreuzkopplungcn auf Grund einer teilweisen Formveränderung der Aufzeichnunssrille oder auf Grund der Konstruktion des schwingunssfäLgen Wandlers des Tonabnehmers vorkomn.en. Dem/ufoige ist es schwierig, die Kreuzkopphmgsdämpl'ung auf 20 db oder darüber insgesamt bei der Aufzeichnung oder Wiedergabe von 45 45-Gnd-Rillen zu halten.

Im folgenden wird erläutert, warum ein Störrauschen in einem wiedergegebenen Signa' wegen der Kreuzkopplung erzeugt wird. Dieses störende Rauschen hat einen ungünstigen Effekt auf den lviedergegebenen Schall. Dieser ungünstige Effekt ist völlig anderer Art als der eines Übersprechens, das während der Aufzeichnung und Wiedergabe einer 45 45-Grad-Kanal-Stereoplatte in bezug auf die Ausrichtungen der linken und rechten Schallquellen vorkommt.

Als Ursache für eine gegenseiligc Interferenz zwi-Si. :en den erfindungsgemäß gebündelten I- und ft-Signalen ist die Schwebung zwischen den nicht modulierten Trägerfrequenzen beider Kanäle die größte. Zusätzlich hierzu treten ebenfalls Schwebungen auf. die zwischen der nicht modulierten Trägerfrequenz des einen Kanals und dem (modulierten) Seitenband des anderen Kanals vorkommen und. Obgleich in einem weit geringeren Ausmaß, zwischen den Seitenbändern beider Kanäle.

Zur verkürzten Darstellung wird angenommen, daß eines der gegenseitig kreuzkoppelnden getrennten L- und Λ-Signale ein frequenzmoduliertes Signal ist und daß das andere ein Signal mit einer konstanten Frequenz ist, welche gleich der Trägerfrequenz des frequenzmodulierten Signals ist.

Wenn die Kreuzkopplung zwischen den getrennten Kanälen auftritt, wird die Seitenbandkomponente des frequenzmodulierten Signals, die in dem wiedergegebenen L- bzw. Ä-Signal vorhanden ist, durch die Kreuzkopplung beeinflußt. Daraus folgt, daß ein Störrauschen in einem wiedergegebenen Signal erzeugt wird, das durch die Modulierung des frequenzmodulierten Signals eines jeden L- bzw. Ä-Signals erhalten wird, rjiese Beziehung wird nun an Hand eines Vektordiagramms veranschaulicht.

Das frequenzmodulierte Signa! eines Kanals wird durch einen Vektor Y und das Signal, welches die konstante Trägerfrequenz des anderen Kanals aufweist, durch einen Vektor X dargestellt. F i g. 8 ist ein Vektordiagramm, das die durch die Kreuzkopplung verursachte Zusammensetzung der Vektoren X und~ Y aufzeigt. In Fig. 8 deutet der Pfeil in Spiralform an, daß der Phasenwinkel der Trägerfrequenz des frequenzmodulierten Signals (Vektor Y) durch das in gewünschter Weise modulierende Differenzsignal gedreht wird. Die Wellenform des modulierenden Signals ist in Fig. 1OA und die Wellenform des frequenzmodulierten Signals (Vektor Y) in Fig. 1OB gezeigt.

F i ». 8 zeigt, daß die Spitze des Vektors Z. der sich aus der angenommenen Kteuzkoppiung zwischen den linken und rechten Kanälen ergibt, sich um einen Kreis Ys bewegt, wenn der Vektor 1 um einen Phasenhub '-> gedreht wird. Dementsprecl end ändert sich ein Abweichungswinke! \ zwischen dem Vektor X und dem Vektor Z, jedoch nicht in linearer Abhängigkeit.

Demzufolge sind Harmonische höherer Ordnungen des modulierenden Differer.zsignals im wiedergegebener Signal enthalten, das sich nach der Demodulation ergibt. Diese Harmonischen erzeugen das störende Rauschen. Je größer der Phasenhub '-' des kreuzkoppeinden frequenzmodulierten SignaN ist (der Drehwinkel des Vektors Y). desto größer Nt d.as störende Rauschen, das so in dem wiedergegebenen Signal erzeugt wird.

Die obigen Angaben sind unter der Annahme gemacht, daß der Vektor X und der Vektor Y dieselbe Trägerfrequenz haben. Wenn diese Vektoren unterschiedliche Frequenzen aufweisen, wird auch noch ein Interferenzrauschen zwischen den Trägerfrequenzen und zwischen der Träserfrequenz und dem Seitenband erzeugt. Die Größe dieses Interierenzrauschens liegt viel höher als das zuvor erwähnte Störrauschen. Demzufolge ist es eine wesentliche Bedingung, daß die getrennten Kanalsignale dieselbe Trägerfrequenz haben.

In einem frequenzmodulierien Signal wird der Modulationsgrad mj durch die Beziehung

I/ fm

dargestellt.

Da der maximale Frequenzhub .I/ einen konstanten Wert hat. der von der Frequenz fm des modulierenden Signals unabhängig ist, wenn dessen Amplitude konstant ist, so ändert sich der Modulationsgrad mj umgekehrt zur Modulationsfrequenz fm.

Demzufolge ist der Phasenhub Θ des frequenzmodulierten Signals umgekehrt proportional zur Frequenz des modulierenden Signals;. Diese umgekehrte Proportionalität wird in Fig. 12 durch eine fallende gerade Kurve —6 db/Okt. angedeutet. Falls der

Pegel der modulierenden Frequenz konstant ist, wird der Phasenhub Θ halbiert, wenn die modulierende Frequenz verdoppelt wird.

Falls das frequenzmodulierte Signal durch ein

Signal mit einer niedrigen Frequenzkomponente frequenzmoduliert worden ist. wird demzufolge der Phasenhub θ des frequenzmodulierten Signals größer, wodurch ein erhebiicher Teil des Störrauschens in dem wifcdergegehenen Signal wegen der Kreuzkopplung zwischen den zwei Kanalsignalen erzeugt wird.

Aus der obigen Betrachtung des Verfahrens, bei dem das Störrauschen durch die Kreuzkopplung des irequenzmodulierten Signals erzeugt wird, geht hervor. daß zur Verringerung des Störrauschens der Phasenhub Θ des frequenzmodulierten Signals, der durch das modulierende Signal bestimmt wird, klein gemacht werden muß. Diese Beziehung wird unter Bezugnahme auf F i g. 9 näher untersucht.

In F i g. 9 wird die Länge des Vektors X mit m, die Länge des Vektors Y mit π und die Länge des Vektors Z mit / bezeichnet. Sodann ergibt sich aus dem Sinussatz für das- schiefwinklige Dreieck die Gleich 1 ig

sin/-.' sin \

sin (

Aus der Gleichung (1) und aus der Anwendung des pythagoreischen Lehrsatzes auf das aus der Hypotenuse / und den Katheten Cm -¹- η cos H) und (n sin H) gebildeten rechtwinkligen Dreiecks folgen die Beziehungen:

sin \ —

sin² (-)

cos 6* — sin'W

(2)

30

35

-' ~ I '('« ί η cosO)- -H²SIn²W (3)

Fig. 11A zeigt eine Beziehung zwischen dem Phasenhub θ des Vektors Y und dem Abweichungswinkcl λ des Vektors Z, die durch die obigen Gleichungen (2) und (3) gewonnen werden.

Fig. 11B zeigt die Beziehung zwischen dem Phasenhub (-) des Vektors Y und der Länge / des Vektors Z. Nach F i g. 11 A ist H ~ λ, falls Θ < η. 2. Der Phasenhub θ wird also in diesem Bereich dem Abweichungswinkcl a im wesentlichen proportional sein.

Wie oben beschrieben, wird aber eine Kreuzkopphing, welche zwischen getrennten Kanalsignalen innerhalb eines Bereiches auftritt, in dem der Phasenhub (-) und der Abweichungswinkel λ proportional sind, keine höhere harmonische Komponente des modulierenden Signals in dem wiedergegebenen Signal des anderen Kanals erzeugen. Demzufolge »ird letzteres insoweit kein störendes Rauschen aufweisen. Der obigen Beschreibung liegt die Annahme zugrunde, daß die Richtung des Vektors Y und die des Vektors X während der Zeit, in der sie nicht moduliert werden, gleich ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß den beiden Frequenzmodulatoren 22 und 23 mit Hilfe desselben örtlichen Oszillators 24 Trägerfrequenzen zugeführt werden, die dieselbe Frequenz und Phase aufweisen. Hierdurch wird erreicht, daß derselbe Phasenhub Θ den winkelmodulierten Signalen der getrennten Kanäle hinzugefügt wird, so daß die Kreuzkopplung, die zwischen den beiden Kanalsignalen unvermeidbar vorkommen kann, kein Störgeräusch in dem wiedergegebenen Signal erzeugt. Der Phasenhub Θ genügt der zuvor genannten Beziehung θ~.ι in einer Standardhöhe des modulierenden Signals in einem Frequenzband, das von einigen hundert bis zu einigen tausend Hertz reicht, was bezüglich der Hörempfindlichkeit relativ hoch ist.

Die Entzerrer 19 und 21 nach Fig. 2 haben eine in Fig. 13 bzw. 14 dargestellte Frequenzcharakteristik.

Gemäß Fig. 13 steigt die Ausgangsgröße mit einer Steilheit von 5 db pro Oktave an, wenn die Frequenz zunimmt. Demzufolge sind die frequenzmoduliert η Signale, die über die Entzerrer 19 und 21 aus den Frequenzmodulatoren 22 und 23 gewonnen werden, im wesentlichen phasenmodul^:erte Signale. Ihr Phasenhub ist konstant, also unabhängig von den Veränderungen der Frequenz, falls die Amplitude des modulierenden Signals konstant ist.

Der Phasenhub Θ des winkelmodulierten Signals, das am Ausgang des Frequenzmodulators 22 h/u 23 gewonnen wird, wird auf einen bestimmten Winkel festgelegt, z. B. etwa 0.3 bis 3 rad. wenn die Amplitude des modulierenden Signals, das den F;_- quenzmodulatoren 22 und 23 zugeführt wird, eine Standardamplitude ist. Die Kreuzkopplung, die sodann vorkommen kann, wird schließlich in dem wiedergegebenen Signal kein Störriuschen erzeugen

Bei "der in Fig. 14 gezeigten Kurve, die ein anderes Beispiel der Kennlinie der Entzerrer 19 und 21 wiedergibt, ist die Kennlinie innerhalb eines niedrigen Frequenzbereiches abgeflacht. Ein Schall, der üblicherweise auf einer Schallplatte aufgezeichnet ist, enthält selten Töne einer sehr niedrigen Frequenzkomponente. Selbst wenn derartig niedrige Frequenzkomponenten enthalten sind, ist ihre Energie sehr niedrig. Obwohl andererseits ein großer Phasenhub θ die Kreuzkopplungsdämpfung an sich verschlechtert, ist dies bei Winkelmodulation durch ultraniedrige Töne relativ unschädlich, weil die hierdurch erzeugten Störspannungen in einem Frequenzbereich schlechter Hörsamkeit liegen. Daher läßt iich das Signal-Rausch-Verhältnis im tieren Frequenzbereich verbessern, indem die Charakteristik unterhalb einer geeigrcten Frequenz T flach ausgebildet wird, wie in Fig. 14 dargestellt ist.

Für die Frequenz T wild eine geeignete Frequenz innerhalb eines Bereiches von 100 bis 2000 Hz ausgewählt. Wie ein Experiment gezeigt hat, wird ein gutes Ergebnis gewonnen, wenn die Frequenz T bei etwa 800Hz liegt.

Entsprechend haben die Wiedergabe-Entzerrer 60 und 64 (Fig. 5) eine in Fig. 15 bzw. 16 wiedergegebene Kennlinie. Wenn die Entzerrer 19 und 20 die in F i g. 13 wiedergegebene Charakteristik aufweisen, haben die Entzerrer 60 und 64 die in Fig. 15 dargestellte Charakteristik, welche zu derjenigen nach Fig. 13 umgekehrt verläuft. Wenn die Entzerrer 19 und 21 die in Fig. 14 dargestellte Charakteristik haben, haben die Entzerrer 60 und 64 entsprechend die in Fig. 16 dargestellte Charakteristik.

Wie bereits oben beschrieben wurde, wird der Phasenhub des winkelmodulierten Signals, der bei Winkelmodulation durch ein modulierendes Signal bei einer bestimmten Bezugsamplitude gewonnen

wird, bei einem bestimmten Winkel (Radiant oder rad) festgesetzt, unabhängig von der modulierenden Signalfrequenz, insbesondere in hohen und mittleren Frequenzbereichen, in denen die Hörempfindlichkeit groß ist. Demzufolge wird kein Störrauschen in dem wiedergegebenen Signal erzeugt, wenn das zusammengesetzte Signal, das die Kreu7V.nppiun2_Sl komponente enthält, demoduliert wird.

Für den Fall, daß die Amplitude des modulierenden Eingangssignals die Standardampiiiude übertrifft, wird eine harmonische Komponente höherer Ordnung in dem wiedergegebenen Signal entwickelt, das durch Demodujierung des zusammengesetzten Signals des winkelmodulierten Signals und der Kreuzkopplungskomponente erhalten wird. Die harmonische Komponente höherer Ordnung in dem wiedergegebenen Signal, das durch Demodulierung gewonnen wird, wird durch die Entzerrer 60 und 64 auf eine akustisch nicht feststellbare Amplitude reduziert, welche ja Charakteristiken aufweisen, die in hohen Frequenzbereichen stärker dämpfen.

Sogar in dem Falle, in den. die Amplitude des nu dulierenden Eingangssignals die Standard?mpli- ;ude übertrifft, wird demzufolge kein Störrauschen in dem wiedergegebenen Signa! erzeugt.

Die relative Geschwindigkeit eines Tonabnehmers längs der Rille beträgt einige lOOmrns. und die Größe des Staubes. der in die Rille der Schallplatte fallen kann, beträgt einige zehntel um. Die meisten Frequenzkomponenten der Rauschsignale, die durch Staub erzeugt werden, werden innerhalb e.nes hohen Frequenzbereiches verteilt. Demzufolge wird das Signal-Rausch-Verhältnis auch diesbezüglich verbessert, indem die Frequenzcharakteristik des modulierten Signals in einem hohen Frequenzbereich während der Wiedergabe des Signals verringert wird.

Die Erfindung wird ferner unter dem Gesichtspi nkt der Übertragungsenergie betrachtet.

Eine 100" (.ige Amplitudenmodulation entspricht dem Fall, in dem der Phasenhub des winkelmodulierten Signals auf 1 rad bei der Erfindung festgelegt i-t. Demzufolge wird bei der Erfindung das Signal-Rausch-Verhältnis um etwa 20 db in einem hohen Frequenzbereich und etwa 40 db in einem niedrigen Frequenzbereich, verglichen mit Amplitudenmodulation, verbessert.

in dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Kombination der Frequenzmudulatoren 22 und 23 und der Entzerrer 19 und 21 als Modulationsvorrichtung verwendet. Die Modulationsvorrichtung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern es kann ein Modulator verwendet werden, der selbst eine solche Charakteristik aufweist, daß er ein winkelmoduliertes Signal erzeugt, das einen konstanten Phasenhub aufweist, solange die Frequenz des modulierenden Eingangssignals unterhalb der genannten Frequenz T liegt.

Fig. 17 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit einer den Frequenzmodulatoren 22 und 23 und dem ortliehen Oszillator 24 in F i g. 2 entsprechenden frequenzmodulierenden Vorrichtung, die sich vollständig aus dem Stand der Technik entwickeln läßt. Die Differenzsignale (chi — c7i2) und (c/(3 — c/i4) werden vom Eingang 100 bzw. 101 über eine Reaktanzröhre 102 bzw. 103 einem Oszillator 104 bzw. 1OS und einem T_rennverstärker 106 bzw. 107 einer Mischstufe 108 bzw. 109 zugeführt. In jeder Misch-

stufe 108, 10? werden die DüTerenzsignaJe mit einem Signal aus einem gemeinsamen Oszillator 110 gemischt. Die Ausgangssignale aus der Mischstufe 108 bzw. 109 werden über ein Filter 111 bzw. 112 am Ausgang 113 bzw. 114 abgenommen.

Die relativ einfache frequenzmodulierende Vorrichtung der zuvor genannten Ausfühningsfonn hat in jedem Kanal einen eigenen Oszillator Iw4 bzw. 105. Es ist schwierig, diese zwei Oszillatoren 104 und 105 zu synchronisieren. Wenn z. B. am Eingang

100 kein Signal vorliegt, während dies am Eingang

101 der Fall ist, weicht die Frequenz des Oszillators 105 gemäß dem Signal am Eingang 101 ab. Gleichzeitig weicht auch die Frequenz des Oszillators 104 durch den Oszillator 105 ab. obwohl kein Signal am Eingang 100 liegt, wodurch ein unerwünschtes Ergebnis erzielt wird. Ei ist daher sehr schwierig, diese Modulatoren so zu steuern und zu synchronisieren, daß Träger erzeugt werden, die dieselbe Frequenz und Phase an den Ausgängen 113 und 114 aufweisen.

Gerade dies ist aber, wie oben beschrieben, notwendig, um das Auftreten de Vcrzerrungs- und Störrauschens auf Grund der Kreuzkopplung in jedem Kanalsignal zu verhindern. Demzufolge ist die zuvor beschriebene Modulationsvorrichtung. die sich aus dem Stand der Technik le^;cht entwickeln läßt, für die Erfindung von keiner praktischen Bedeutung.

Aus diesem Grunde wird bei der Erfindung die in Fig. IS dargestellte Frequen/modulationsvorrichtung als eine bevorzugte Ausführungsform verwendet. Ein Steueroszillator 120 weist einen Kristalloszillator auf. der eine stabile Schwingung erzeugt. Der Ausgang des Oszillators 120 wird einmal einem Frequenzteiler 121 zugeführt, der die Frequenz im Verhältnis von qp aufteilt. Dies· steuert einen Sägezahngenerator 122. dessen Ausgangssignal als eine Trägerwelle zwei Frequenzmodukuoren 127 und 128 zugeführt wird. Diese weisen jeweils einen Entzerrer auf. dessen Frequenzcharakteristik in einem tiefen Frequenzbereich steigt (un<^f /war stärker als in Fig. 13. und anschließend fast im gesamten Betriebsfrequenzbereich flach verläuft), sowie einen Phasenmodulator. Die DilTeren/signale (i7:I c7i2) bzw. (r/i3 - (7i4). die den Eingängen 123 bzw. 124 zugeführt werden, werden den Freq.:eii/modula^f.oren 127 bzw. 128. nachdem sie durch die Verstärker 125 bzw. Ϊ26 verstärkt wurden, entsprechend zugeleitet.

Als Modulatoren 127 und 128 werden (Sägezahn-) Modulatoren (»Serrasoid FM Modulator-. J. R. Day, Electronics. Oktober 1948) verwendet, die in der Lage sind, eine Modulation zu bewirken, ohne die Phase der Trägerfrequenz zu ändern. Es darf hier bemerkt werden, daß die Bedeutung der Modulation ohne Änderung der Phase der Trägerfrequenz darin bestellt, daß dann, wenn ein Träger und ein Seitenband, die ein frequenzmoduliertes Signa! bilden, getrennt betrachtet werden, das Seitenband durch ein modulierendes Signal geändert wird, während der Träger nur in seiner Höhe verändert wird. Wenn der Modulationsgrad groß ist. ändert sich die Phase der Trägerfrequenz um 180 . Es soll hier jedoch so betrachtet werden, als ob die Amplitude des Trägers sich ins Negative verändert hat, während die Phase des Trägers unverändert bleibt.

Die Frequenz des den (Sagezahn-)Modulatoren 127 und 128 zugeführten Trägers muß wenigstens

21 ϊ ° 22

fünfmal höher sein als die höchste Frequenz des Der Modulationswinkel, der von den (Säge2:ahn-)

modulierenden Signals, damit zwischen diesem und Modulatoren 127 und 128 gewonnen wird, liegt in

dem Träger keine Schwebungen auftreten. der Größenordnung von ±1,5 rad, und es ist theo-

Die frequenzmodulierten Signale aus den Modu- retisch unmöglich, einen Modulationswinkel von

latoren 127 bzw. 128 werden hinsichtlich ihrer Fre- 5 mehr als ±3 rad zu erzielen. Demzufolge wird ein

qucnz durch die Frequenzvcrviclfacher 129 bzw. 130 größerer Modulationswinkel durch Erhöhung des

außerdem vervielfacht, so daß der Frequenzhub und Modulationsgrades mit Hilfe der Frequenzvervicl-

damit der Modulationsgrad ansteigt, und werden fächer 129 und 130 erreicht.

sodann in Mischdetektoren 131 bzw. 132 auf ein Wenn ein netzgespeister Oszillator, dessen AusFrequenzband b oder B in Fig. 3A bzw. d oder D m gangsfrequenz bereits durch Netzbrummen moduin Fig. 3B heruntertransformiert. Hierzu wird die licrt worden ist, an Stelle des stabilen Steueroszil-Ausgangsfrequenz aus dem Steueroszillator 120 den lators 120 verwendet wird, der das Signal den Misch-Mischdetektoren 131 und 132 zugeführt. Von diesen detektoren 131 und 132 zuführt, wird das Signalwird ein Signal gewonnen, das auf eine Frequenz Rausch-Verhältnis außerordentlich verschlechtert. In heruntertransformiert worden ist, welche die Dtffe- 15 diesem Falle wird das Signal-Rausch-Verhältnis im renz zwischen der Ausgangsfrequenz aus dem Verhältnis zur Vervielfachung der Frequenzverviel-Steueroszillator 120 und der Frequenz des Signals fachung verschlechtert. Wenn z. B. die Frequenz um aus dem Frequenzvervielfacher 1.29 bzw. 130 ist. den Faktor 81 vervielfacht wird, verschlechtert sich Dieses heruntertransformierte Signal wird über Filter das Signal-Rausch-Verhältnis um den Faktor 81. 133 bzw. 134 an den Ausgängen 135 bzw. 136 ab- ao Bei der Erfindung wird die Ausgangsfrequenz des genommen. Steueroszillators 120 vervielfacht, nachdem die Fre-

Auf Grund der Frequenzmodulatorvorrichtung der quenz geteilt und frequenzmoduliert wurde. Dieses zuvor beschriebenen Ausfilhrungsiorm werden alle vervielfachte Ausgangssignal wird mit der Ausgangs-Signale, die den Modulatoren 127 und 128 und die frequenz aus dem Steueroszillator 120 herunter-Signale, die den Mischdetektoren 131 und 132 zu- as transformiert. Als Ergebnis wird eine Störung der geführt werden, mit gleicher Frequenz und gleicher Ausgangsfrequenz des Steueroszillators 120 durch Phase erhalten. Demzufolge ist es möglich, das das Heruntertransformieren in den meisten Fällen winkelmodulierte Signal ohne Erzeugung eines Stör- unwir! jam gemacht. Sogar, wenn die Ausgangsrauschens wegen der Kreuzkopplung sogar mit sol- frequenz des Steueroszillators 120 wechselstromchen Übertragungsverfahren zu übertragen, bei jo moduliert wird, gibt es infolge des Heruntertransfordenen an sich die Kreuzkopplung zwischen den mierens des Ausgangssignals keine wesentliche Ver-L- und Ä-Signalen vorkommt. schlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

1. Patentansprüche:

   L Verfahren zur Aufzeichnung und oder Wiedergabe von vier Kanalsignalen auf. von einer 45.45-Grad-Rille in Schallplatten, dadurch gekennzeichnet, d-^.G zur Aufzeichnung in einer einzigen Rille h nutzt werden

   IO

   a) eine vorzugsweise als Magnetbandgerat (15) ausgebildete Signalquelle zur Erzeugung der ersten bis vierten Kanalsignale, je eine Matrix (16 bzw. 17 in Fig. 2) zur Bildung jeweils eines Summensignals und eines Differenzsignals aus dem Paar der ersten und zweiten Kanalsigna'ie (ch\. chi) einerseits bzw. aus dem Paar der dritten und vierten Kanalsignale (chi. c7:4) andererseits.

   b) zwei Modulatoren (22. 23) mit einem gemeinsamen Oszillator (24) zur ^v nkelmodulierung jedes Dil..renzsignals (chi chi bzw. cli3 - c/i4) un*¹.

   c) je ehe Mischstufe (25 bzw. 26) zur Mischung und Bündelung (Multiplexing) der winkelmodulierten Differenzsignale mit den direkten Summensignalen jeweils eines Kanalsignalpaares und ein Schneidkopf und -stichel (29. 31) zi. gleichzeitigen Aufzeichnung eine·» gejündehen (L-(Signals für den ersten und zwei:.η Kanal auf cn\a Wand (33 in Fig. 4) einer einzigen RiHc (32) der Mutter-Schellackplatte (30) sowie eines anderen gebündelten (/?-)Signals für die dritten und vierten Kanalsignale auf dci anderen Wand (34) derselben Rille, und daß

   d) die untere Frequenzgrenze der winkelmodulierten Differenzsignale [F(chi — chi) und F (ch 3 - (7i 4)] über der oberen Frequenzgrenze der direkten Summensignale (chi - chi bzw. chi - c/i4) liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergabe von einer einzigen Rille benutzt werden

   a) ein Tonabnehmer (51, 52 in Fig. 5) zum getrennten Abnehmen des einen gebündelten (Z.-)Signals für die ersten und zweiten Kaniile aus der einen Wand (33 in Fig. 4) der Rille (32) der verfahrensgemäß bespielten Schallplatte (50) sowie des anderen gebündelten (Zv-)Signals für die dritten und vierten Kanäle aus der anderen Wand (34) der Rille,

   b) vier Bandfilter (53 bis 56) zur Trennung jeweils des direkten Summensignals und des winkelmodulierten DifTerenzsignals des jeweiligen Kanalsignalpaares aus dem diesem entsprechenden der beiden abgenommenen gebündelten Signale,

   c) je ein Demodulator (59 bzw. 63 in Fig. 5) zur Demodulation jeweils eines der beiden winkelmodulierten Differenzsignale [F (ch 1 - ch 2) bzw. F (ch 3 - ch 4) in Fig. 5],

   d) je eine Matrix (58 bzw. 62) zur jeweils getrennten Rückgewinnung des ersten und des zweiten Kanafsignals (chi, chi) aus dem Summensienal und dem demodulierten Differenzsfgnal des ersten und zweiten Kanalsignals einerseits bzw. des dritten und des vierten Kanalsignals (chi, c/i4) aus dem Summensignal und dem demodulierten Differenzsignar des dritten md vierten Kanalsianals andererseits und
   e) je ein Verstärker (65 bis 68) und je ein Lautsprecher (73 bis 76) zur Wiedergabe und Abstrshlung jedes der vier an den Ausgängen der Matrizen getrennten ersten bis vierten Kanalsignale (chi bis c/i4).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Stanciardamplitudc der modulierten Differenzsignale (chi — chi bzw. chi - chX) der Phasenhub (Θ) des winkelmodulierten Signals am Ausgang der Modulatoren (22 bzw\~ 23 in F i g. 2). insbesondere im hohen und mittleren Frequenzbereich (oberhalb 100 bis 2000Hz). 0,3 bis 3 rad beträgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3. dadurch gekennzeich.net. daß jedem Modulator (22 bzw. 23 in Fig. 2) je ein Ent7:errer (19 bzw. 21) vorceschaltet ist. dessen Frequenzcharakteristik mit 6dbOkt;ne (Fig. 1? bzw. 14) ansteigt, und daß das Ausgangssignal jedes Entzerrers vom nachgeschalteten Modulator (22 bzw. 23) frequenzmoduliert wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Demodulator (59 bis 63 in Fig. 5) je ein Entzerrer (60 bzw. 64) nachaeschaltet ist. dessen Frequenzcharakteristik mit 6 db Oktave (Fig. 15 bzw. 16) abfällt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 und oder 5. dadurch gekennzeichne:, daß die Frequenzcharakteristik unterhalb einer bevorzugten Frequenz (7 in Fig. 14 bzw. 16) flach verläuft.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die bevorzugte Frequenz (7) zwischen 100 und 2000 Hz liegt"
8. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Modulatoren (22. 23 in Fi g. 2) Träger verwendet werden, die dieselbe Frequenz und Phase aufweisen, welche durch einen einzigen Oszillator (24) erzwungen werden.
9. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis vierten Kanalsignale (ch 1 bis ch 4) vor ihrer Matrizierung auf einem Magnetbandgerät (15 in Fig. 1 und 2) mit einer ersten Bandgeschwindigkeit (v) zwischenaufgezeichnet werden und daß zur Pressung des Frequenzbandes der ersten bis vierten Kanalsignale beim Schnei» den der Mutter (30 in Fig. 2) das Magnetbandgerät (15) mit einer zweiten Bandgeschwindigkeit (v/5) betrieben wird, welche um einen Faktor (5) geringer ist als die erste Bandgeschwindigkeit, und daß die Drehgeschwindigkeit der Mutter (30) im selben Verhältnis verringert ist.
10. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle zur Erzeugung der ersten bis vierten Kanalsignale (c/il bis c/i4) erste bis vierte Mikrophone (11 bis 14 in Fig. 1) aufweist, die

    an bestimmten Stellen in bezug auf die Schallquellen (10) angeordnet sind und deren Schall in elektrische Kanalsignale (chi bis ch4) umwandeln, die matriziert, gebündelt und in der Rille aufgezeichnet werden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergabe und Abstrahlung der getrennt rückgewonnenen ersten bis vierten Kanalsignale (ch\ bis ch4) diesen erste bis vierte Lautsprecher (73 bis 75 in Fig. 6) entsprechend individuell zugeordnet sind, die in der gleichen Weise wie die ersten bis vierten Mikrophone iUumlich angeordnet sind.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die vier Lautsprecher (73 bis 76 in F i g. 6) in bezug auf den Hörer (77) derart angeordnet sind, daß sich der erste Lautsprecher (73) links \orn. der zweite Lautsprecher P·*! links hinten, der dritte Lautsprecher (75) rechts vorn und der vierte Lautsprecher (76) rechts hinten befindet.
13. 1?. Verfahren nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen oder hinteren Lautsprecher untereinander vertauscht angeordnet sind.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß nur die Summensignalc der gebündelten Signale wiedergegeben werden, wenn eine verfahrensgemäß erfolgte Vierkanal-Aufzeichnung einer Schallplatte auf einem Zweikanal-Wiedergabegerät abgespielt wird.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Tonabnehmer zwei Kanalsignale einer Zweikanal-Stereoschallplatte wiedergibt, welche nur linke und rechte Kanalsignale als Signale aufweist, die den Summensignalen der gebündelten Signale entsprechen.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Steueroszillator (120 in Fig. 18) über einen Frequenzteiler (121) einen Sägezahngenerator (122) steuert, der jedem Modulator (127 bzw. 128) demselben Träger zuführt, welcher in jedem Modulator mit dem entsprechenden Differenzsignal winkelmoduliert wird, dann über je einen Frequenzvervielfacher einem Mischdetektor zugeführt wird, der das modulierte 5>gnal durch Differenzbildung mittels der Ausgangsfrequenz des Steueroszillators (120) auf ein knapp über dem Band (α bzw. A in Fig. 3 A, c bzw. C in Fig. 3B) des Summen-Signals liegendes Frequenzband (/> bzw. S in Fig. 3 A. d bzw. D in Fig. 3B) heruntertransformiert, wonach dieses modulierte Signal über ein Filter (133 bzw. 134) der Mischstufe (25 bzw. 26) zugeführt wird.
17. 17. Anordnung zur Durchführung des Aufzeichnungs-Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind

    60

    a) eine vorzugsweise als Magnetbandgerät (15) ausgebilJjte Signalquelle zur Erzeugung der ersten bis vierten Kanalsignale, je eine Matrix (16 bzw. 17 in Fig. 2) zur Bildung jeweils eines Summensignals und eines Diffcrrv.signals aus dem Paar der ersten und zweiten Kanalsignale (chi, chi) einerseits bzw. aus dem Paar der dritten und vierten Kanalsignale (chi, chi) andererseits,

    b) zwei Modulatoren (22, 23) mit einem gemeinsamen Oszillator (24) zur Winkelmodulierung jedes DifferenzsLmals (ch 1 — c/i 2 bzw. ch 3 — ch 4) und

    c) je eine Mischstufe (25 bzw. 26) zur Mischung und Bündelung (Multiplexing) der winkelmodulierten Differenzsignale mit den direkten Summensignalen jeweils eines Kanalsignalpaares und ein Schneidkopf und -stichel (29. 31) zur gleichzeitigen Aufzeichnung eines gebündelten (!-(Signals für den ersten und zweiten Kanal auf einer Wand (33 in Fig. 4) einer einzigen Rille (32) der Mutter-Schellackplatte (30) sowie eines anderen gebündelten (ft-)Signals für die dritten und vierten Kanalsignale auf der anderen Wand (3') derselben Rille, und daß

    d) die untere Frequenzsrenze der winkelmodulierten DifFerenzsisnale [F [chi chi) und F{chi ■- c/i4)] über der oberen Frequenzsrenze der direkten Summensi^nale (r/i 1 ^:- cVi2 bzw. c/i3 - c/i4) liegt.
18. 18. Anordnung zur Durchführung des Wiedergabe-Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 16. dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind

    a) ein Tonabnehmer (51. 52 in Fig. 5) zum getrennten Abnehmen des einen gebündelten (L-)Signals für die ersten und /weiten Kanäle aur. der einen Wand (33 in Fig. 4) der Rille (32) der verfahrensgemäß bespielten Schallplatte (50) sowie des anderen gebündelten (R-)Signals für die dritten und vierten Kanäle aus der anderen Wand (34) der Rille,

    b) vier Bandfilter (53 bis 56) zur Trennung jeweils des direkten Summensignals und des winkelmoduüerter- Differenzsignals des jeweiligen Kanalsignalpaares aus dem diesem entsprechenden der beiden abgenommenen gebündelten Signale.

    c) je ein Demodulator (59 bzw. 63 in Fig. 5) zur Demodulation jeweils eines der beiden winkelmodulierten DitferenzsienaU' TF(c/!l chi) bzw. F(chi - chX) in Fig. 5],

    d) je eine Matrix (58 bzw. 62) zur jeweils getrennten Rückgewinnung des ersten und des zweiten Kanalsignals (c/il, r/i2) aus dem Summensignal und dem demodulierten Differenzsignal des ersten und zweiten Kanalsignals einerseits bzw. des dritten und des vierten Kanalsignals (c/;3. chX) aus dem Summensignal und dem demodulierten Differenzsignal des dritten und vierten Kanalsignals andererseits und

    e) je ein Verstärker (65 bis 68) und je ein Lautsprecher (73 bis 76) zur Wiedergabe und Abstrahlung jedes der vier an den Ausgängen der Matrizen getrennten ersten bis vierten Kanalsignale (ch 1 bis ch 4).
19. 19. Anordnung zur Durchführung des Wieder gabe-Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum An-

    Schluß an die Ausgangsseite eines Stereo-Ton- zufolge werden eine Vierkanal-Schallplatte und ein abnehmers und zum Anschluß an die Eingangs- Wiedergabegerät benötigt, das den vorerwähnten Ersehe einer Verstärker-Lautsprecher-Anordnung fordernisscn genügt. Dabei ist es selbstverständlich vorgesehen sind ein Ziel, das Wiedergabegerät derart auszubilden.

    5 daß es geeignet ist, bestehende Zweikanal-Anlagen

    a) vier Bandfilter (53 bis 56) zur Trennung zu Vierkanal-Anlagen auszubauen.

    jeweils des direkten Summensignals und Ein weiterer zu beachtender Punkt ist das Signal-

    des winkel modulierten Differenzsignals des Rausch-Verhältnis. Dazu ist zu sagen, daß das

    jeweiligen Kanabignalpaares aus dem die- Signal-Rausch-Verhältnis bei Amplitudenmodulation

    scm entsprechenden der beiden von dem io im Hinblick auf die Energie der Seitenbänder nicht

    Tonabnehmer getrennt abgenommenen ge· verbessert werden kann. Bei Frequenzmodulation

    bündelten Signale, kann hingegen mit einer Verbesserung gerechnet

    b) je ein Demodulator (59 bzw. 63 in F i g. S) werden. Wenn jedoch zwischen den Ausgangszur Demodulation jeweils eines der Signalen der Modulatoren, die getrennte Oszillatoren beiden winkelmodulierten Differenzsignale 15 aufweisen, ein Übersprechen oder eine Kreuzkopp-[F(chi — chi) bzw. F(ch3 — chA) in lung vorliegt, wird ein störendes Geräusch erzeugt. Fig. S] und das ursprünglich nicht vorhanden war. Aus diesem

    c) je eine Matrix (58 bzw. 62) zur jeweils ge· Grunde ist eine Vierkanal-Schallplatte von praktrennten Rückgewinnung des ersten und des tischer Bedeutung nicht ausführbar, sofern das Prozweiten Kanalsignals (chi, chi) aus dem 30 blem der Störgeräusche nicht befriedigend gelöst ist. Summensignal und dem demodulierten Darüber hinaus ist es beim Schneiden und Auf-Differenzsignal des ersten und zweiten zeichnen auf einer Mutter-Schellackplatte notwendig, Kanalsignals einerseits bzw. des dritten und die aufzuzeichnenden Signalfrequenzbänder auf des vierten Kanalsignals (chi, ch4!) aus Grund der Begrenzung des ausführbaren Frequcnzdem Summensignal und dem demodulierten as bereichs einer Schneidemaschine zusammenzupressen. Differenzsignal des dritten und vierten Dieses Aufzeichnen mit zusammengepreßten Bän-Kanalsignals andererseits. dem muß ebenfalls ohne Erzeugung eines Rauschens

    erreicht werden.

    Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein

    30 Verfahren und eine Anordnung zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von vier Kanalsignalen auf/von

    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einer einzigen 45/45-Ürad-RiUe in einer Schallplatte eine Anordnung zur Aufzeichnung und/oder Wieder- zu schaffen, ohne daß dabei ein störendes Rauschen gäbe von vier Kanalsignalen auf/von einer infolge Kreuzkopplung oder Übersprechens erzeugt 45/45-Grad-Rille in Schallplatten. 35 wird, was ja zwischen jedem Signalkanal vorkommen

    Bei den bekannten Stereo-Schallplatten werden kann. Außerdem müssen das zu schaffende Verfahzwei Kanalsignale in einer einzigen 45/45-Grad-Rille ren und die Anordnung kompatibel mit den bereits aufgezeichnet. Dabei sind zwei Schallquellen vor- bestehenden üblichen Zweikanal-Stereo-Anlagen handen, die eine Schallebene bilden. sein.

    In letzter Zeit entstand ein steigendes Bedürfnis, 40 Durch die in den Ansprüchen 1 und 2 gekenn-Schallfelder möglichst wirklichkeitsgetreu wieder- zeichnete Lösung werden die mit der Kreuzkopplung zugeben, um dem Zuhörer die Atmosphäre einer oder dem Übersprechen verbundenen Schwieriglife-Darstellung zu vermitteln. Wie leicht einzu- ketten überwunden, so daß ein hoher Rauschabstand sehen ist, kann man die Raumillusion bei der erzielt wird und die Wiedergabequalität sehr hoch ist. Wiedergabe dadurch verstärken, daß die Anzahl der 45 Die verfahrensgemäB bespielten Schallplatten sind Schallquellen erhöht wird. Um diesen Zweck zu ohne Qualitäts- und Informationsverlust für die erreichen, ist es bereits bekannt, ein Magnetband- Wiedergabe über Zweikanal-Stereogeräte voll kom-Wiedergabegerät zu verwenden, das den Schall von patibel. Andererseits sind das erfindungsgemäße Vervier Kanalsignalen wiedergibt, die auf vier Spuren fahren und die Anordnung für die './iedergabe von des Magnetbandes aufgezeichnet sind. Man hat es 50 Zweikanal-Schallplatten geeignet. Auch bei einer jedoch bisher als unmöglich betrachtet, vier Kanal- Kompression der Frequenzbänder der aufzuzeichsignale auf einer einzigen Rille einer Schallplatte senden Signale werden eine raoschfreie Aufzeichaufzuzeichnen. Die Verwendung von mehreren Rillen nung und Wiedergabe sichergestellt für vier Kanalsignale stellt einen hohen Aufwand Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung

    dar und führt insbesondere bei der Wiedergabe zu 55 des Wiedergabeverfahrens zeichnet sich durch den Schwierigkeiten. Vorteil aus, daß sie ab Zusatzgerät verwendet wer-

    Selbst wenn es jedoch möglich gemacht wird, vier den kann, um bestehende Zweikanal-Anlagen in Kanalsignale in einer einzigen Rille einer Schall- Vierkanal-Anlagen auszubauen, platte aufzuzeichnen, muß man hierbei zahlreiche Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung

    Umstände berücksichtigen. So muß beispielsweise 60 werden an Hand von Figuren beschrieben. Hierbei mit der üblichen Zweiktnal-StereoschaHplatte Korn- zeigt

    patibilität erzielt werden.So muß insbesondere einer- Fig. 1 die Aufzeichnung von vier Kanalsignalen

    seits eine stereophonische Wiedergabe von einer von Geräuschquellen auf einein Magnetbandgerät, Zweikanal-Schallplatte auf einem Vierkanal-Schall- Fig. 2 eine zur Aufzeichnung dienende Ausfüh-

    plattenwiedergabegerät erreicht werden und an- 65 rungsfonn der Erfindung,

    dererseits eine stereophonische Wiedergabe von Fig. 3A und 3B die Frequenzbändci der auf-

    einer Vierkanal-Schallplatte auf einem Zweikanal- gezeichneten und wiedergegebenen Signale, Schallplattenwiedergabegerät möglich sein. Dem- F i g. 4 einen Rillenquerschnitt,