DE2225217B2 - Verfahren zur aufzeichnung und bzw. oder wiedergabe von vier kanalsignalen auf eine bzw. von einer 45/45-grad-rille einer schallplatte und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

ind mit Matrixschaltungen zur Wiedergewinnnung der /ier Kanalsignale aus den Summen- und Differenzsignaen.

Ein Verfahren und Anordnungen der beschriebenen Art sind grundsätzlich bekannt (»Funk-Technik«, 1971, Nr. 3, Seite 93, und »radio mentor«, 1970, Nr. 12, Seite 854) und bereits Gegenstand einer alteren Patentanmeldung (DT-AS 20 58 334).

In der Aufzeichnungsanordnung werden aus den einzelnen Signalen Ch\,Ch 2, Ch 3 und Ch 4 des ersten bis vierten Kanals die Summensignale (Ch 1 + Ch 2) und (Ch 3+ Ch 4) sowie die Differenzsignale (Ch \-Ch2) und (Ch 3 — Ch 4) gebildet. Danach werden mit den Differenzsignalen winkelmodulierte Träger

F(ChX-Ch 2) und F(Ch 3 -Ch 4) eines höheren Frequenzbandes als dasjenige der direkten Summensignale erzeugt. Diese winkelmodulierten Trä_ber werden mit den direkten Summensignalen (Ch t + Ch 2) und (Ch 3 + Ch 4) multiplexiert.
Die beiden multiplexierten Signale

{(Ch \ + Ch2)+ F(Ch 1 -Ch2)(
[(Ch 3 + Ch 4) + F(Ch 3 - Ch 4)}

der direkten Summensignale und der winkelmodulierten Träger werden in die linke und die rechte Wand einer 45/45-Grad-Rille einer Schallplatte eingeschnitten.

In der Wiedergabeanordnung werden die Signale in die direkten Summensignale und die winkelmodulierten Träger getrennt. Die getrennten winkelmodulierten Träger werden demoduliert, so daß man die ursprünglichen Differenzsignale erhält. Das Summensignal (Ch 1 + Ch 2), das Differenzsignal (Ch 1- Ch 2), das Summensignal (Chi+ Ch4) und das Differenzsignal (Ch 3 — Ch 4), die sich auf diese Weise ergeben, werden zur Rückgewinnnung der ursprünglichen Signale Ch 1, Ch2, Ch3 und Oj4 der vier Kanäle matriziert. Diese voneinander getrennten Signale werden von vier Lautsprechern wiedergegeben, die in bezug auf einen Zuhörer links vorne, links hinten, rechts vorne und rechts hinten angeordnet sind.

Bei dem beschriebenen Verfahren und in der beschriebenen Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung können Störgeräusche auftreten, wenn der Pegel eines Summensignals groß und der Pegel eines winkelmodulierten Trägers klein ist. Um diese Art von Störgeräuschen zu beseitigen, wurde bereits in einer älteren Patentanmeldung (DT-OS 2165 485) vorgeschlagen, den Pegel des winkelmodulierten Trägers in Übereinstimmung mit dem Pegel eines Steuersignals anzuheben, das dem Pegel des Summensignals entspricht, sobald dieses einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Neben dieser Art von Störgeräuschen können weitere Störsignale auftreten, wenn es zwischen den winkelmodulierten Trägern der beiden multiplexierten Signale zu einem Übersprechen kommt. Man erhält dann auf der Wiedergabeseite in den demoduüerten Signalen der winkelmodulierten Träger ein Störrauschen, das auf der Aufzeichnungsseite in den winkelmodulierten Trägern nicht vorhanden war. Dieses Störrauschen wird mit zunehmendem Betrag des Übersprechens und mit zunehmendem Phasenhub größer.

Bei der beschriebenen Aufzeichnungsanordnung, hei der die Signale verschiedener Kanäle auf der linken und rechten Seite einer einzigen 45/45-Grad-Rille der Schallplatte aufgezeichnet werden, ist es bei praktischen Ausführungsformen kaum möglich, das Übersprechen zwischen der linken und rechten Seite vollständig auf Null herabzusetzen. Es ist nämlich äußerst schwierig, einen Tonabnehmer herzustellen, der das Übersprechen zwischen den winkelmodulierten Signalen, insbesondere bei dem erwähnten höheren Frequenzband, auf einen sehr kleinen Wert herabsetzt.

Wenn man die Winkelmodulation der Differenzsignale, wie eingangs erwähnt, derart vornimmt, daß unterhalb einer bestimmten Frequenz des Differenzsignals der Träger frequenzmoduliert und oberhalb dieser bestimmten Frequenz phasenmoduliert wird, macht sich das Übersprechen zwischen den winkelmodulierten Trägern bei der Wiedergabe, insbesondere in einem Frequenzbereich in der Nachbarschaft der

ij genannten bestimmten Frequenz der demodulierten Differenzsignale, durch Störrauschen bemerkbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das durch Übersprechen in den winkelmodulierten Trägern bzw. Differenzsignalen auftretende Störrauschen zu vermindem.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung vorbestimmte Frequenzkomponenten des ersten und des zweiten Differenzsignals, die bei und in der Nähe der untersten Frequenz des vorgegebenen Frequenzbereichs liegen, vor der Winkelmodulation derart komprimiert werden, daß diese vorbestimmten Frequenzkomponenten zunehmend mehr verstärkt werden als frequenzmäßig tieferliegende Frequenzkomponenten, wenn der Pegel der vorbestimmten Frequenzkomponenten abfällt, und daß zur Wiedergabe diese vorbestimmten Frequenzkomponenten in den durch Winkeldemodulation wiedergewonnenen Differenzsignalen derart expands diert werden, daß die vorbestimmten Frequenzkomponenten zunehmend mehr gedämpft werden als die frequenzmäßig tieferliegenden Frequenzkomponenten, wenn der Pegel der vorbestimmten Frequenzkomponenten des wiedergewonnenen ersten und zweiten Differenzsignals abfällt.

Die eingangs beschriebene Aufzeichnungsanordnung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Kompressionseinrichtungen jeweils den Winkelmodulatoren vorgeschaltet sind.

Die eingangs beschriebene Wiedergabeanordnung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Expansionseinrichtungen jeweils den Winkelmodulatoren nachgeschaltet sind.

Im Hinblick auf die angegebene Lösung sei erwähnt, daß es aus der Fachzeitschrift »Internationale Elektronische Rundschau« 1965, Nr. 1, Seiten 27 — 29 bekannt ist, eine frequenzabhängige Kompandierung bei der Tonaufnahme- und Tonübertragungstechnik vorzunehmen. In dieser Vorveröffentlichung ist jedoch weder die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe angesprochen noch ein entsprechender Lösungsweg angegeben oder nahegelegt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren beschrieben.

ho F i g. 1 zeigt anhand einer grafischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Abweichungswinkel und der Frequenz des Modulationssignals;

F i g. 2A und 2B geben den Frequenzverlauf beim Übersprechen zwischen den Kanälen L und /fan;

ds F i g. 3 ist ein Vektordiagramm und dient zur Beschreibung einer Übersprechkomponente;

Fig.4 ist ein Frequenzspektruni einer höheren Frequenzkomponente;

F i g. 5 zeigt den Frequenzverlauf eines Entzerrers einer Wiedergabeanordnung;

F i g. 6 zeigt das Frequenzspektrum einer höheren Frequenzkomponente;

F i g. 7 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbcispiels einer Aufzeichnungsanordnung für eine Vier-Kanal-Schallplatte gemäß der Erfindung;

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Wiedergabeanordnung für eine Vier-Kanal-Schallplatte gemäß der Erfindung;

F i g. 9A und 9B zeigen Entzerrerkennlinien·,

F i g. 10 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines wichtigen Teils einer Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung nach der Erfindung;

F i g. 11 zeigt den Frequenzgang des Ausgangspegels einer Kompressionseinrichtung;

F i g. 12 zeigt den Frequenzgang des Ausgangspegels einer Expansionseinrichtung;

Fig. 13 zeigt die Kompressionskennlinie und die Expansionskennlinie einer Kompressions- und einer Expansionseinrichtung.

Um das durch Übersprechen oder Kreuzkopplung hervorgerufene Interferenzrauschen so gering wie möglich zu halten, kann man in erlaubbaren Grenzen den Phasenhub der winkelmodulierten Schwingung vermindern und über den gesamten Frequenzbereich der modulierenden Schwingung eine Phasenmodulation vornehmen. Bei einer in dieser Weise durchgeführten Phasenmodulation erhält man jedoch im unteren Frequenzbereich einen geringen Rauschabstand, so daß eine Aufzeichnung mit guter Tonqualität nicht möglich ist (DT-AS 20 58 334, Spalte 15, Zeile 38 bis Spalte 18, Zeile 30).

Um eine Herabsetzung des Rauschabstands zu verhindern, ist es erwünscht, eine Winkelmodulation entsprechend der F i g. 1 durchzuführen. Bei der vorstehend erwähnten Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung mit einer Vier-Kanal-Schallplatte wird die Winkelmodulation wie folgt vorgenommen. In dem Frequenzbereich unter der Frequenz f\ (bei der vorliegenden Ausführungsform 800 Hz) wird eine Frequenzmodulation (FM) durchgeführt. Wie es durch die voll ausgezogene Linie angedeutet ist. nimmt dabei der Phasenhub θ mit zunehmender Frequenz ab. und zwar mit — 6 dB/Okt. In dem Frequenzbereich zwischen den Frequenzen f\ (800 Hz) und fl (bei der vorliegenden Ausführungsform 6 kHz) wird eine Phasenmodulation (PM) vorgenommen. Unabhängig von Frequenzschwankungen ist dabei der Phasenhub θ fortwährend konstant (bei der vorliegenden Ausführungsform ein Radiant). In dem Frequenzbereich über der Frequenz /2 wird eine Frequenzmodulation vorgenommen. Wie es durch die voll ausgezogene Linie angedeutet ist, nimmt dabei bei zunehmender Frequenz der Phasenhub ö ab, und zwar mit - 6 dB/Oktave.

In dem Frequenzbereich über der Frequenz fl kann man auch eine Phasenmodulation vornehmen. Dabei bleibt unabhängig von der Frequenz, wie es durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist, der Phasenhub konstant (em Radiant) (DT-AS 20 ^r>8 JJ4. Spalte 18, /eile il his Xi).

Für don Fiill, daß eile Frequenz der Modulaiions-'.,Τ·« ingiing uiler i'icr Frequenz /1 liegt, kann man. da -.!!ie I !"-,-iiiieiiZiiiiuliiKitPMi durcli'ieluhri wird, den .!■ idiiLii.- 'λγίΚ'- ;:'^; .^:.:^;..;i i'k lob/ende (ileii'hiing

Dabei ist AF die maximale Frequenzabweichung (Frequenzhub) und />ndie Modulationsfrequenz.

Aus der obigen Gleichung geht hervor, daß der Modulationsindex mf zunimmt, wenn die Modulationsfrequenz fm kleiner als die Frequenz f\ wird. Dabei kann man den Modulationsindex mf als den Phasenhub Θ betrachten. Wenn die Frequenz fm der Modulationsschwingung kleiner als die Frequenz /1 ist, d. h. in einem Frequenzbereich, der unter der Übergangsfrequenz liegt, bei der die Modulationsart von FM auf PM übergeht, nimmt der Phasenhub mit abnehmender Frequenz zu. Aus diesem Grund ist ein Übersprechen oder eine Kreuzkopplung zwischen den Signalen winkelmodulierter Schwingungen unvermeidbar und die Gegenwart dieses Übersprechens erzeugt in den aus den winkelmodulierten Schwingungen demodulierten Signalen ein Interferenzsignal.

Die Art der Erzeugung dieses Interferenzsignals wird im folgenden beschrieben.

Um die Beschreibung zu vereinfachen und das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird angenommen, daß in einem der Kanäle, beispielsweise in einem mit »L« bezeichneten linken Kanal, eine frequenzmodulierte Schwingung, deren Träger /c durch eine Modulationsschwingung einer Frequenz fx frequenzmoduliert ist, als winkelmodulierte Schwingung vorliegt, die mit einer direkten Schwingung multiplexiert ist. In einem mit »R« bezeichneten rechten Kanal liegt nur ein unmodulierter Träger fc vor, der mit einer direkten Schwingung multiplexiert ist. Der Frequenzverlauf des winkelmodulierten Trägers des Kanals /. und der Frequenzverlauf des Trägers fc des Kanals R sind im vorliegenden Fall in den Fig. 2A bzw. 2B dargestellt. Wie es in der F i g. 2B angedeutet ist, kommt es infolge des Übersprechens zwischen den Kanälen L und R in dem Kanal ff zu einer Mischung des Trägers fc mit einer Seitenbandkomponente der in dem Kanal L erzeugten Modulationsschwingung fx.

Die Erzeugung des Interferenz- oder Störrauschens infolge Übersprechens des Kanals /. zu dem Kanal R in dem Demodulationssignal des Kanals R wird anhand der F i g. 3 erläutert. Bei dem Vektordiagramm nach der F i g. 3 stellt der Vektor λ' den Träger des Kanals R, der Vektor Ydie Übersprechkomponente des Kanals L zu dem Kanal Rund der Vektor Zdie resultierende aus der Vektoren A"und Y dar. Wenn eine Übersprechkomponente Ydes Kanals L in dem Kanal R eine Mischuni: hervorruft, wie es in der !'·" i g. 3 dargestellt ist. bewegt sich der durch die Übersprechkomponente hervorgeru fene Vektor Z längs eines Kreises Ys, wenn sich dei Übcrsprcchkomponentenvcktor Y dreht. Bei dci Drehung des Vektors V ändert sich auch de: Abweichungswinkel ,\ zwischen den Vektoren A'und > Wenn die durch den Vektor Z dargestellte Signalkoni ponente in dem Demodulator des Kanals /?demodulier wird, wird ein Interleren/, oder Störsignal erzeugt, da infolge des Abweicliungssvinkek \ höhere Frequenz komponenten enthält, die gröHcnnrdnungsninßig höhe liegen als die ModulatioMsschwiiigung des Kanals /..

Ein Beispiel der I Ycquen/verteilung der höherei Frequenzkomponenten ist in der I i g. Λ dargestellt. IU diesem Beispiel beträgt die Frequenz f\ H(K) Hz. und di Frequenz Λ der Mo.IulatUHisscliv.ingung des Kanals , betnigt 400/f (--IJU.i...) II/. Der Pegel de Modulationsschwingutig entspricht dem nnrm.ik'n He /ugspegel. Der in der Fig.·! dargestellte Fi eqiicn,". ei I,ml wird an der in der Fig. I gezeigten K urve bestimm υπ (iri K iirv!· n,u Il der I 1 :· 1 IvI nigl der Phasenhub I

Dei der Frequenz f\ (!5OO Hz) einen Radiant. Die maximale Frequenzabweichung AF ist in dem Bereich, bei dem die Frequenz fm der Modulationsschwingung unter f\ liegt, gleich f\ (800 Hz). Demzufolge kann der Modulationsindex mf in dem Bereich, in dem die Frequenz fm der Modulationsschwingung unter f 1 liegt, durch die Beziehung ΔF/fm = mf bestimmt werden. Bei dem vorliegenden Beispiel gilt somit:

IF = 800 Hz, /.v = ™- Hz

f ⁸⁰°
^{mJ =} 400/3 =

Aus einer Tabelle mit den Besselschen Funktionen erster Ordnung kann man die Werte von Ji (mf), ]2 (mf), /3 (mf)... bestimmen, die dem Modulationsindex mf von 6 entsprechen. Wenn man dann bei einer ;o Frequenzmodulation des Trägers mit der Modulationsschwingung

- Hz

die Beträge der erzeugten Seitenbänder grafisch darstellt, ergibt sich das Diagramm nach der F i g. 4. Hinsichtlich des Phasenhubs Q_x, der der Frequenz fx in der F i g. 1 entspricht, sei erwähnt, daß m/auch gleich Θ, betrachtet werden kann, wobei θ* = 6 Radiant.

Aus der F i g. 4 geht hervor, daß von den Seitenbändern, die durch Modulation des Trägers mit einer Modulationsschwingung vom Bezugspegel erzeugt werden, diejenigen mit einer hohen Energie hohe i.s Frequenzen bis in die Größenordnung von mf, also bis in die Größenordnung von β_ν aufweisen, was bei dem vorliegenden Beispiel die 6. Ordnung bedeutet. Dann ist bei der Frequenzmodulation die maximale Frequenzabweichung 4Ffortwährend konstant, selbst wenn sich die Frequenz der Modulationsschwingung ändert, unter der Voraussetzung, daß die Modulationsschwingung einen konstanten Pegel aufweist. Wenn somit die Modulationsschwingung in dem Frequenzbereich unter der Frequenz f\ nach der Fig. 1 dem Bezugspegel entspricht, erscheinen die energiereichen Seitenbänder der frequenzmodulierten Schwingung in der Nachbarschaft der Frequenz f\. die die Übergangsfrequenz für die Modulationsart darstellt. Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Beispiel wird >t.

fs · mf

(T)

(■> 800H/

Von den Seitenbändern befinden sich diejenigen mit ss hoher Energie und höchster Frequenz bei der Frequenz f\ =800 Hz, die den Obergangspunkt für die Modulationsarten bildet. Die Frequenz der Modulationsschwingung wird mit fm und der Abweichungswinkcl der Phase, die während der Frequenzmodulation der (,.. Trägerschwingung durch die Modulationsschwingung der Frequenz fm vom Bezugspegcl erzeugt wird, mit H bezeichnet. Für den Fall, daü der Träger von einer Modulationsschwingung mit dem Bezugspcgel frequenzmoduliert wird und fm kleiner als Π ist, stellt im <.·, allgemeinen in dem Frequenzbereich unter der Frequenz f\ eine Frequenz von /Ί =/>n · H die obere Grenze von denjenigen durch Frequenzmodulation erzeugten Seitenbändern dar, die eine hohe Energie haben.

Die oben beschriebene, in der Fig.4 dargestellte Seitenbandverteilung tritt in ähnlicher Weise im Kanal R auf. Wenn demzufolge ein Demodulaiionssignal in dem Kanal R durch einen Entzerrer geschickt wird, dessen in der Fig. 5 dargestellter Frequenzverlauf die Umkehrung des in der F i g. 1 gezeigten Frequenzverlaufs ist, tritt in dem Kanal L nahe bei der Frequenz f\ eine höhere Frequenzkomporiente einer Modulationsschwingung mit einer Frequenz fx auf, die ein Störrauschen darstellt, wie es in der F i g. 6 gezeigt ist.

Die vorangegangene Beschreibung bezieht sich auf das Übersprechen und betrifft den Fall, daß im Kanal L eine winkelmodulierte Schwingung und im Kanal R ein Träger vorhanden ist. Wenn in beiden Kanälen L und R winkelmodulierte Schwingungen auftreten, wird infolge des Übersprechens zwischen den beiden Kanälen ebenfalls ein Störrauschen erzeugt.

Die Erzeugung des oben beschriebenen, durch Übersprechen hervorgerufenen Interferenz- oder Störrauschens wird durch die im folgenden erläuterte Erfindung verhindert.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsanordnung mit einer Vier-Kanal-Schallplätte ist in Form eines Blockschaltbilds in der F i g. 7 dargestellt.

Das erste Kanalsignal Ch 1 und das zweite Kanalsignal Ch 2 von insgesamt vier einzelnen Signalquellen werden einer Matrixschaltung 14L des Kanals L über Eingangsklemmen 10 bzw. 11 zugeführt. Das dritte Kanalsignal Ch 3 und das vierte Kanalsignal Ch 4 der obengenannten Signalquellen werden über Eingangsklemmen 12 bzw. 13 einer Matrixschaltung 14/? des Kanals R zugeführt. Ein erstes von der Matrixschaltung 14L gebildetes Summensignal (Ch 1 + Ch 2) und ein erstes Differenzsignal (Ch \-Ch2) werden einer Verzögerungsleitung \SL bzw. einem Kompressor 17L zugeführt. In ähnlicher Weise werden ein zweites von der Matrixschaltung HR gebildetes Summensignal (Ch 3 + Ch 4) und ein zweites Differenzsignal (Ch 3 - Ch 4) einer Verzögerungsleitung 15/? bzw. einer Kompressionseinrichtung 17/? zugeführt. Die Summensignale (Chi+ Ch2) und (Ch3+ ChA) werden in den Verzögerungsleitungen 15L und 15/? zwecks zeitlicher Anpassung an winkelmodulierte Träger, die noch beschrieben werden, um bestimmte Beträge verzögert und anschließend Mischverstärkern 16L bzw. 16/ϊ zugeführt.

Die Differenzsignale (Ch 1 - Ch 2) und (Ch 3 - Ch 4' laufen durch die Kompressionseinrichtungen 17/. bzw 17/? und gelangen anschließend zu Entzerrern 18L bzw 18/?, deren Kennlinien dem in der F i g. 1 gezeigter Verlauf entsprechen. Ein einziger Trägeroszillator 2\ liefert an Winkelmodulatoren 19L und 19/? Träge gleicher Frequenz und Phase. Diese Träger werde: durch die am Ausgang der Entzerrer 18/. und 18i auftretenden Modulationsdifferenzsignale frcquenzmc duliert und phasenmoduliert. Die Ausgangssignale de Winkelmodulatoren 19L und 19/?, d. h. die winkelmodi lierten Träger A(Ch i-Ch 2) bzw. A(Ch 5-Ch 4 werden über Korrekturschaltung^ 25/. bzw. 25/? de Mischverstärkern 16L bzw. 16/? zugeführt und dort m den oben beschriebenen Summensignalen multiplexiei Die Korrekturschaltung^ 25L und 25/? sollen eir flache Frequenzkcnnlinie haben und, falls erfordert eine Neigung von -b dB/Oktave aufweisen.

Die Ausgangssignale der Mischverstärker \bl. b/

70S &49/

16/?, d. h.die Multiplexsignale

[(Ch \ + Ch2) + A(Ch 1 - Ch 2)|

[(Ch 3 + CVi 4) + AfCn 3 - Ch 4)[,

werden über Entzerrer 21L bzw. 21R mit RIAA-Kennlinien Verstärkern 22L bzw. 22/? zugeführt, in denen die Signale zur Ansteuerung eines Schneidkopfes 23 verstärkt werden. Die Ausgangssignale der Verstärker 22L bzw. 22« werden den Steuerspulen für den Kanal L bzw. für den Kanal R des Schneidkopf 23 zugeführt und durch Einschneiden der linken bzw. rechten Wand einer einzigen Rille einer 45-45-Anordnung auf einer Lackschallplatte 24a aufgezeichnet.

Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung aufgebauten Wiedergabeanordnung anhand des in der Fig.8 dargestellten Blockschaltbilds beschrieben.

Eine nach einem bekannten Verfahren aus der in obiger Weise mit Aufzeichnungen versehenen Lackschallplatte 24a hergestellte und geprägte Schallplatte 24i> trägt das gleiche Aufzeichnungssignal wie die Lackschallplatte 24a. Die multiplexierten Signale

[(Ch i + Ch2) + A(Ch 1 - Ch 2)1

[(Ch 3 + Ch 4) + A(Ch 3-Ch 4)1

werden durch Entzerrer 31L bzw. 31« mit RIAA-Kennlinien geschickt und anschließend einem Tiefpaßfilter 33L und einem Bandpaßfilter (oder einem Hochpaßfilter) 34L bzw. einem Tiefpaßfilter 32« und einem Bandpaßfilter (oder einem Hochpaßfilter) 34« zugeführt.

Die direkten Summensignale (Ch i + Ch2) und (Ch 3 + Ch 4) werden gefiltert und von den Tiefpaßfiltern 32L bzw. 32« Matrixschaltungen 33L bzw. 33« zugeführt.

Die an den Ausgängen der Bandpaßfilter 34L bzw. 34« auftretenden winkelmodulierten Träger A(Ch 1 - Ch 2) bzw. A(Ch 3 -Ch 4) werden Arnpütudenbegrenzungsverstärkern 35L bzw. 35« zugeführt, in denen sie verstärkt und bezüglich ihres Kurvenverlaufs beeinfluß', werden. Danach gelangen diese Signale zu Winkeidemodulatoren 36L bzw. 36«. Die nach der Demodulation durch die Winkeidemodulatoren 36L und 36« wiedergewonnenen Differenzsignale (Ch 1 -- Ch 2) ■>. bzw. (Ch 3 -Ch 4) werden durch F.ntzerrrer 37/. bzw. 37« geschickt und anschließend I'.xpansionseinrichtungen 38L bzw. 38« zugeführt.

Die Entzerrer 37/. und 37« haben den in der F 1 g. 9Λ dargestellten Frequenzverlauf, wenn die Demoduiato- -. ren 36L und 36« FM-Detekioren sind, und in der Fig. 9B dargestellten Frequenzverlauf, wenn diese Demodulatorcn PM-Detektoren sind. Für den lall, bei dem die Demodulatoren 36/, und 36« FM-Detektoren sind, ist es möglich, durch Kombination der Detektor- 1» kennlinien und der in der Fig. "-'A dargestellten Kennlinie der Entzerrer 37/. und 37A' die gleiche l.nt/errerkennlime zu erhalten, wie die in tier l'ig.^H dargestellte Kennlinie, d.h. die Umkelu der in der I^-" i g. 1 dargestellten Kennlinie der Entzerrer 18/. und 18/?der Aufzeichnungsanordnung.

Die Ausgangssignale der Expansionseiiirichtiingen 38/. und 38« werden Schaltkreisen Wl. bzw. WR zugeführt. Weiterhin werden Teile der Ausgangssignale der Verstärker 35L bzw. 35« TrägerdetektorschaUungen 4OL bzw. 40/? zugeführt, die feststellen, ob Trägerschwingungskomponenten, d. h. winkelmodulierte Trägerkomponenten, vorhanden sind oder nicht. Für den Fall, daß keine Trägerschwingungskomponenten vorhanden sind, d. h. beim Abspielen einer anderen als einer Vier-Kanal-Schallplatte, bringen die Trägerdetektorschaltungen 4OL bzw. 40/? die Schaltkreise 39L bzw. 39« in den »Aus«-Zustand, um den Durchlaß von Signalen zu verhindern. Wenn Trägerschwingungskomponenten vorhanden sind, d. h. beim Abspielen einer Vier-Kanal-Schallplatte, bringen die Trägerdetektorschaltungen 4OL und 40« die Schaltkreise in den »Ein«-Zustand. Durch die Steuerung der Schaltkreise in der oben beschriebenen Weise üben die Trägerdetektorschaltungen einen Betrieb nach Art einer Rauschsperre aus. Die von den Schaltkreisen 39L und 39« durchgelassenen Signale werden den Matrixschaltungen 33L bzw. 33« zugeführt.

In der Matrixschaltung 33L werden das Summensignal (CHi+ Ch 2) des Tiefpaßfilters 32L und das Differenzsignal (Chi-Ch 2) des Schaltkreises 39L matriziert, wobei an Ausgangsklemmen 41 und 42 das erste Signal Ch 1 bzw. das zweite Signal Ch 2 getrennt auftreten. In ähnlicher Weise arbeitet die Matrixschaltung 33«, um das Summensignal (Ch 3 +Ch 4) des Tiefpaßfilters 32« und das Differenzsignal (Ch 3-Ch 4) des Schaltkreises 39« zu matrizieren und an Ausgangsklemmen 43 bzw. 44 das dritte Signal Ch 3 bzw. das vierte Signal Ch 4 zu liefern. Das erste, zweite, dritte und vierte Signal an den Ausgangsklemmen 41—44 werden von einem ersten, zweiten, dritten und vierten Lautsprecher wiedergegeben, die links vorne, links hinten, rechts vorne und rechts hinten von einem Zuhörer angeordnet sind.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der Kompressionseinrichtungen 17L und 17«, die im folgenden durch eine Kompressionseinrichtung 17 dargestellt sind, und der Expansionseinrichtungen 38L und 38«, die im folgenden durch eine Expansionseinrichtung 38 dargestellt sind, beschrieben, da diese Teile in der beschriebenen Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung wichtige Schaltungskomponenten darstellen.

Die wichtigsten Teile der Kompressionseinrichtung 17 und der Expansionseinrichtung 38 sind in der F i g. 10 dargestellt. Die Kompressionseinrichtung 17 enthält eine Schaltung 51 mit veränderbarem Frequenzgang und eine Steuerschaltung 52. Die Steuerschaltung 52 umfaßt ein Bandpaßfilter 53, das von dem Ausgangssignal der Schaltung 51 ein spezifisches Frequenzband durchläßt, einen Verstärker 54, der das Ausgangssigna des Bandpaßfilters 53 verstärkt, und eine Pegeldetektorschaltung 55, die die Hüllkurvc der Pegel de; Ausgangssignals des Verstärkers 54 nachweist. Dii Ausgangsspannung der Pegeldetektorschaltung 55 wire als Steuersignal einem Steuerelement, beispielsweisi einem Transistor oder Feldeffekttransistor, der Schal tung .SI mit veränderbarem Frequenzgang zugeführt Dieses Steuersignal ändert ilen Widerstandswert de Steuerelements. Folglich ändert die Schaltung 51 ihrei Frequenzgang in Übereinstimmung mit dem Signalpe gel.

Da₁ Ausgangssignal der Kompressionseitiriditung I der Aufzeichnungsanordnung wird über einen Ubertra gungskanal 50 über Teile, wie der Schneidkopf 2.3 un der Tonabnehmer 30, die ein Übersprechen /wische den Kanälen /. und R erzeugen, zu der Fxpatisionseir

richtung 38 in der Wiedergabeanordnung übertragen.

Die Expansionseinrichtung 38 hat einen ähnlichen Aufbau wie die Kompressionseinrichtung 17. Sie enthält eine Schaltung 56 mit veränderbarem Frequenzgang und eine Steuerschaltung 57. Die Steuerschaltung 57 ist der Steuerschaltung 52 ähnlich und enthält ein Bandpaßfilter 58, das von den Eingangssignalen der Expansionseinrichtung 38 ein spezifisches Frequenzband durchläßt, einen Verstärker 59 und eine Pegeldeteklorschaltung 60, die die Schaltung 56 mit veränderbarem Frequenzgang ansteuert.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Schaltung 51 mit veränderbarem Frequenzgang ein veränderbares Dämpfungsnetzwerk mit einem Steuerelement. Die Schaltung 56 mit veränderbarem Frequenzgang ist nach Art eines rückgekoppelten Verstärkers mit einem Steuerelement in der Rückkopplung aufgebaut.

Für die folgende analytische Betrachtung der beschriebenen Ausführungsform wird das Eingangssignal der Kompressionseinrichtung 17 mit Sx, das Ausgangssignal der Kompressionseinrichtung 17 bzw. das Eingangssignal der Expansioneinrichtung 38 mit Sy, das Ausgangssignal der Expansionseinrichtung 38 mit Sz, das Kompressionsverhältnis der Kompressionseinrichtung 17 mit K, der Verstärkungsgrad des Verstärkers in der Schaltung 56 mit veränderbarem Frequenzgang der Expansionseinrichtung 38 mit A 1 und das Rückkopplungsverhältnis mit β bezeichnet. Wenn das Kompressionsverhältnis K und das Rückkopplungsverhältnis β derart gewählt sind, daß K = ß, kann man die Beziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen Sx und Sy der Kompressionseinrichtung 17 wie folgt darstellen:

Sy = K ■ Sx .

(11

Die Beziehung zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal Sy und Sz der Expansionseinrichtung 38 kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

,11 · Sy
+ .11,

Für den Fall A 1 > 1, ergibt sich aus der Gleichung (2)

Sv

S:

(3)

Unter der Bedingung K - β ergibt sich /.wischen dem Ausgangssignal Sz und dem Eingangssignal Sx unter Berücksichtigung der obigen Gleichungen die folgende Beziehung:

N.

K ■ S.\

S.\

(41

Die I Ibertiagungskeniilinic der gesamten in der I i g. 10 dargestellten Anordnung ist somit linear, und es treten daher im 1 linhlick auf die Signale der Anordnung keinerlei Verzerrungen auf. Aul diese Weise ist es möglich, das in dem I Ibertragungskanal SO hcrvorgeni l'ene Rauschen zu vermindern.

Iu Fig. Il ist der Ausgaiigspej'cl der Koinprcssions einrichtung 17 über der Frequenz dai gestellt, und /war für unterschiedliche· I ingangspegel (l'arameier der Kurvenschar). Wenn der Pegel des eingangsscitigen Differen/si>:nals hoch ist. d.h. beispielsweise für OdIl und +1OdB, nimmt die Kompressionseinrichtung 17 keine Frequenzgangänderung vor. Wenn der Pegel des Eingangsdifferenzsignals gering ist, beispielsweise für - 10 dB, -20 dB und -30 dB, hebt die Kompressionseinrichtung 17 die Pegel der Signalkomponenten der Frequenz f\ (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel 800 Hz), also beim Übertragungspunkt zwischen den oben beschriebenen Modulationsarten (FM und PM), und in der Nachbarschaft dieses Frequenzbereichs an, beispielsweise von 200 Hz bis 2 kHz. Die Pegelverstärkung nimmt mit abnehmendem Eingangssignalpegel zu.

In Fig. 12 ist der Ausgangspegel der Expansionseinrichtung 38 über der Frequenz dargestellt, und zwar für unterschiedliche Eingangspegel (Parameter der Kurvenschar). Aus der Fig. 12 geht hervor, daß die Frequenzgänge der Expansionseinrichtung 38 zu den Frequenzgängen der Kompressionseinrichtung 17 komplementär sind. Das bedeutet, daß die Expansionseinrichtung 38 bei hohen Eingangssignalpegeln, beispielsweise für 0 dB und + 10 dB, keine Frequenzgangänderung durchführt. Bei niedrigen Eingangssignalpegeln, beispielsweise für - 1OdB, -20 dB und -30 dB, dämpft die Expansionseinrichtung 38 die Pegel der Signalkomponenten der Frequenz f \ (800 Hz), also die Frequenz am Übergangspunkt zwischen den Modulationsarten und in dem benachbarten Frequenzbereich (200 Hz bis 2 kHz). Die Pegeldämpfung nimmt mit abnehmendem Signalpegel zu.

Die Übertragungskennlinie der Kompressionseinrichtung 17, also die Kompressionskennlinie 1, und die Übertragungskennlinie der Expansionseinrichtung 38, also die Expansionskennlinie 11, sind für die Frequenz f\ des Übergangspunkts der Modulationsart in der Fig. 13 dargestellt.

Die Herabsetzung des durch Übersprechen hervorgerufenen Rauschens durch die oben beschriebene Schaltung wird an einem Beispiel erläutert. Es wird angenommen, daß in dem Kanal L ein winkelmodulierter Träger und im Kanal R nur ein Träger vorhanden ist. Ferner wird unterstellt, daß der Betrag des Übersprechens zwischen den Kanälen /. und R am Tonabnehmer 30 bei der Frequenz f\ des Übergangspunkts 14 dB beträgt.

In diesem Fall wird das Verhältnis der Lange des Vektors X in bezug auf den normalen Bezugspegcl zu der Länge des Vektors Y in dem in der F i g. i dargestellten Vektordiagramm 1:0,2. Der maximale Phasenabweichungswinkel λ der Vektoren X und Z beträgt etwa 0,2 Radiant. In der F i sz. 1 ist die tatsächliche Kurve des Bezugsphasenabweiehungswinkels gestrichelt eingezeichnet, während die Asymptoter voll ausgezogen dargestellt sind. Aus der tatsächlicher Kurve geht hervor, daß der l'hasenabweichungswinke am Übergangspunkt der Frequenz /1 tatsächlich + "i ell über der voll ausgezeichneten Kurve liegt. lX'i Abweichungswinkel bei der Frequenz /Ί ist somit ! dl (etwa 1,4 Radiant), bezogen auf 1 Radiant.

Das Übersprechverhaltnis zwischen den Kanülen I und R betragt somit !4 elH -I 1 elIl ----- 17 dB. Aufgrund de Tatsache, diil.l der maximale Ph.isenabweichungswin kel \ 0,2 Radiant betrügt, erhalt man ein Situ Tauschet von I 7 elH in bezug auf den lkvugspegi'l.

Dieses Storrausehen ist in der I .xpaiisioiisani ίγΙπιιπ] IH einer Dämpfung von I 0 dl! unterworfen wie es au der Kurve 11 der I' i g. I 1 hervorgehl, die eli lwpaiisionskennlmie der F.xpansiunseinrichtiing }; darstellt. Das Sloir.iusehen in der Nachbarschaft de I iliergangspiiiikts der Frequenz /Ί wiril somit in (let

_f . rw Freauenzbereich zum Betrieb der Ko

odulationsausgangssignal-27dBinbezugaufden ^J _{17 un}d der Expansionsein,

gspegel. Wenn man somit einen Tonabnehmer rn.t e.nnch ^unf _{di ise nic}ht auf d.

η Öbersprechbetrag von 14 dB benutzt, erhalt man braucW ⁿ° * _{[χ (800} Hz) und den b Ergebnis, wie mit einem Tonarm mit e.nem ^ ^^£^(200 Hz bis 2 kHzJbesch« -sprechbetrag von-27 dB.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufzeichnung und ^>i:;"dergabe von vier Kanalsignalen auf eine bzv ^n einer 45/45-Grad-Rille einer Schallplatte, bei dem zur Aufzeichnung

a) aus dem ersten und dem zweiten Kanalsignal ein erstes Summensignal und ein erstes Differenzsignal sowie aus dem dritten und vierten Kanalsignal ein zweites Summensignal und ein zweites Differenzsignal gebildet werden,

b) das erste und das .zweite Differenzsignal auf einen Träger derart winkelmoduliert werden, daß die innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs liegenden Frequenzkomponenten eine Phasenmodulation des Trägers bewirken, während die außerhalb des vorgegebenen Frequenzbereichs liegenden Frequenzkomponenten eine Frequenzmodulation des Trägers bewirken,

c) aus dem ersten Summensigna! und dem vom ersten Differenzsignal winkelmodulierten Träger ein erstes Multiplexsignal sowie aus dem zweiten Summensignal und dem vom zweiten Differenzsignal winkelmodulierten Träger ein zweites Multiplexsignal gebildet werden und

d) beide Multiplexsignale auf je einer Wand der 45/45-Grad-Rille aufgezeichnet werden,

und bei dem zur Wiedergabe

e) die beiden von der Schallplatte abgetasteten Multiplexsignale wieder in erste und zweite Summensignale sowie in erste und zweite auf den Träger winkelmodulierte Differenzsignale getrennt werden,

f) durch Demodulation das erste und das zweite Differenzsignal wiedergewonnen werden und

g) aus den Summensignalen und den Differenzsignalen die vier Kanalsignale wiedergewonnen werden,

dadurch gekennzeichnet, h) daß zur Aufzeichnung vorbestimmte Frequenzkomponenten des ersten und des zweiten Differenzsignals, die bei und in der Nähe der untersten Frequenz (7Ί) des vorgegebenen Frequenzbereichs liegen, vor der Winkelmodulation derart komprimiert werden, daß diese vorbestimmten Frequenzkomponenten zunehmend mehr verstärkt werden als frequenzmäßig tieferliegende Frequenzkomponenten, wenn der Pegel der vorbestimmten Frequenzkomponenten abfällt, und

i) daß zur Wiedergabe diese vorbestimmten Frequenzko.nponenten in den durch Winkelmodulation wiedergewonnenen Differenzsignalen derart expandiert werden, daß die vorbestimmten Frequenzkomponenten zunehmend mehr gedämpft werden als die frequenzmäßig tieferliegenden Frequenzkomponenten, wenn der Pegel der vorbestimmten Frequenzkomponenten des wiedergewonnenen ersten und zweiten Differenzsignals abfällt.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Aufzeichnung von vier Kanalsignalen, mit Matrixschaltungen zur Bildung der Summen- und Differenzsignale, mit Winkelmodulatoren, mit Multiplexern und mit einer Einrich-

.10

40

45

(10 tung zum Aufzeichnen der Mult.plexsignale auf die Sehallolatte, dadurch gekennzeichnet, daß KompS^einrichtungen (17L, i7R) jeweils den Sinkelmodulatoren (19L, 19Aj vorgeschaltet sind.

3 Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede der Kompressionseinr.chtungen auszeichnet durch e.ne Schaltung (51) mn veränderbarem Frequenzgang, die in Übereinstimmung mit einem Steuersignal die vorbestimmten ?requenzkomponenten eines ihr zugefuhrten Em- «nessijmals mehr verstärkt als die frequenzmaßig fieferliegenden Frequenzkomponenten dieses Emga gssgnäls, durch ein Bandpaßfilter (53) zum Filtern und Gewinnen der vorbestimmten Frequenzkomponenten aus dem Ausgangssignal der Schal- ume(5i) mit dem veränderbaren Frequenzgang und durch eine Steuerschaltung (55), die in Abhängigkeit vom Pegel des'Ausgangssignals des Bandpaßfilters (531 das der Schaltung (51) mit dem veränderbaren Frequenzgang zugeführte Steuersignal erzeugt.

4 Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Wiedergabe der aufgezeichneten vier Kanalsignale, mit einer Trenneinrichtung zum Trennen der Summensignale und der auf einen Träger winkelmodulierten Differenzsignale, mn Winkeidemodulatoren und mit Matrixschaltungen zur Wiedergewinnung der vier Kanalsignale aus den Summen- und Differenzsignalen, dadurch gekennzeichnet daß Expansionseinrichtungen (38L, 38/?; jeweils den Winkeidemodulatoren (36L, 36R) nachgeschaltet sind.

5 Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß sich jede der Expansionseinnchtungen auszeichnet durch eine Schaltung (56) mit veränderbarem Frequenzgang, die in Übereinstimmmung mit einem Steuersignal die vorbestimmten Frequenzkomponenten eines ihr zugeführten Eingangssignals mehr dämpft als die frequenzmaßig tieferliegenden Frequenzkomponenten dieses Eingangssignals, durch ein Bandpaßfilter (58) zum Filtern und Gewinnen der vorbestimmten Frequenzkomponenten aus dem der Schaltung (56) mit dem veränderbaren Frequenzgang zugeführten Eingangssignal und durch eine Steuerschaltung (60), die in Abhängigkeit vom Pegel des Ausgangssignals des Bandpaßfilters (58) das der Schaltung (56) mit veränderbarem Frequenzgang zugeführte Steuersignal erzeugt.

6 Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Frequenz des genannten Frequenzbereichs etwa 800 Hz beträgt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Aufzeichnung von vier Kanalsignalen mit Matrixschaltungen zur Bildung der Summen- und Differenzsignale, mit Winkelmodulatoren, mit Multiplexern und mit einer Einrichtung zum Aufzeichnen der Multiplexsignale auf die Schallplatte sowie auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur wiedergabe der aufgezeichneten vier Kanalsignale mit einer Trenneinrichtung zum Trennen der Summensignale und der auf einen Träger winkelmodulierten Differenzsignale, mit Winkeidemodulatoren