DE2311752A1

DE2311752A1 - Verfahren zur aufnahme und wiedergabe von vierkanal-stereosignalen auf einer schallplatte od. dgl

Info

Publication number: DE2311752A1
Application number: DE2311752A
Authority: DE
Inventors: Mayumi Cho
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1972-03-09
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1973-09-20
Also published as: GB1422163A; US3979564A; JPS4893301A; DE2311752C2; NL7303268A; NL164450C; JPS5228361B2

Description

7.3.1973 IG/Ilg

PIONEER ELECTRONIC CORPORATION

Nr. 15-5, ^-chome, Ohmori-Nishi, Ohta-ku, Tokyo, Japan.

VERFAHREN ZUR AUFNAHME UND WIEDERGABE VON VIERItANAL- STEREOSIGNALEN. AUF EINER SCHALLPLATTE ODGL.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme und WJBdergabe von Vierkanal-Stereosignalen auf einer Schallplatte oder dgl.

Zwar ist es bereits bekannt, zwei Arten von Stereosystemen zu verwenden. In dem mit diskreten bzw. Einzelsignalen arbeitenden Stereosystemen werden von der linken Flanke, der rechten Flanke, der linken Rückflanke und rechten Rückflanke kommenden Signale auf zwei Aufnahmeflächen der Schallplatte od. dgl. aufgenommen. Dann werden diese vier Signale wiedergegeben, um ein Stereosignal herzustellen. In einem bekannten Stereosystem nach matrizenart werden zwei Signale aufgenommen, die unterschiedliche Komponenten der Tonsignale von der linken Flanke, rechten Flanke, linken Rückflanke und rechten Rückflanke herrühren. Ein Signal wird auf jeder Aufnahmefläche der Schallplatte od.dgl. aufgenommen. Diese zwei Signale werden wiedergegeben und matriziert, um eine akustische Ausgangsleistung in Form eines Stereosignals abzugeben.

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Der Hauptnachteil der bekannten beiden Systeme liegt darin, daß die in dem einen System hex'gestellten Systeme nicht verträglich bzw, nicht kompatibel mit dem anderen System sind. Somit können Signale von dem diskreten System nicht in dem Matrixsystem und umgekehrt, verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe eines Vierkanal-Stereosignals anzugeben, in welchem das wiedergegebene Signal entweder mit dem Matrix- oder Diskretsignalsystem ist.

Es werden vier, den Signalen in einem diskreten Stereosystem entsprechenden Signale hergestellt. Diese Signale werden matriziert, bevor sie auf einer Schallplatte oder dgl. aufgenommen werden. Die Ausgangsleistung der Matrix besteht in vier hörbaren Komponenten (Audiokomponenten), die verwendet werden, um ein erstes Hauptkanalsignal, ein erstes Nebenkanalsignal, ein zweites Hauptkanalsignal und ein zweites Nebenkanalsignal herzustellen. Das erste und zweite Nebenkanalsignal werden moduliert und dann werden vier Signale so wiedergegeben, daß der erste Hauptkanal und der modulierte erste Nebenkanal

der
auf einer Registrierfläche, Schallplatte od. dgl. aufgenommen werden, und der zweite Hauptkanal und der modulierte zweite Nebenkanal werden auf der anderen Aufnahmefläche des Aufnahmeträgers wie der Schallplatte aufgenormten. Während der Wiedergabe werden die Signale abgefühlt und so matriziert, daß die Matrix imstande ist, zwei Komponenten herzustellen, welche den beiden

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Komponenten in dem Matrix-Stereosystem entsprechen, während vier Komponenten den vier Komponenten in dem diskreten Stereosystem entsprechen. Dann werden die Matrixausgänge dem bekannten diskreten-oder Matrixsystem zugeführt, um einen Vierkanal-Stereoausgang abzugeben.

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23 V ⁷-^{5 2}

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend, auch unter Bezugnahme auf "bekannte zeichnerische Ausführungsformen, näher erläutert:

Fig. 1 dient zur Erläuterung der bekannten Einzelsignale im Vierkanal-Stereo-Aufnähmesystem,

Fig. 2 zeigt ein Yektor-Diagramm hiervon aus Fig. 1,

Fig. 3 ist eine vektorielle Darstellung von Audiosignal-Komponenten eines bekannten Matrix-Systems für Stereoaufnahme,

Fig. 4 zeigt einen Decoderteil des Systems nach Fig. 3,

Fig. 5 zeigt Vektordiagramme von Audiosignal-Komponenten, die als Subkanäle bei der Aufnahme gemäss Erfindung verwendet werden.

Fig. 6 zur Erläuterung der Verteilercharakteristika der künstlichen aufzunehmenden Signale bei der Aufnahme gemäss Erfindung,

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der erfindungsgemässen Wiedergabevorrichtung zeigt,

Fig. 8 veranschaulicht einen Teil der Matrix-Einrichtung, die erfindungsgemäss in der Wiedergabevorrichtung verwendet wird,

Fig. 9-11 zeigen andere bevorzugte Ausführungsformen gemäss Erfindung, wobei in Fig. 9 ein Beispiel dargestellt ist, wie man einen Wiedergabe-Effekt nahe oder ähnlich

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einem Elnkanal-System erhalten kann, In dem ein Matrixteil der bekannten Wiedergabevorrichtung verwendet wird, während Fig. 11 dazu dient, eine Zusatzeinrichtung für diesen Matrixteil zu erläutern, um Einkanal-Vierkanalstereosignale zu erhalten, während Fig. 10 ein Beispiel zeigt, um als Matrix eines VierkanalstereoäYstems verwendet zu werden.

In den Figuren 1A, 1B, 10 sind die Grundlagen des bekannten Einkanalsystems dargestellt. Fig. 1A veranschaulicht die (Eonrille, deren beiden Flanken je um 45° zur (horizontalen) Plattenebene geneigt sind, d.h. für ein 45 - 45 Aufnahmesystem. Auf der Flanke L wird das Summensignal ( ,, + ) der Schalleindrücke von

• L L

links vorn ( j,) und der Tonrille links-hinten ( _B) aufgenommen; ferner ein durch das Differenz-Signal (^ - _B) frequenz-modu*- lierte Trägerwelle von 30 KHz. Auf der anderen Flanke R der Ton-

TJ T>

rille wird das Summensignal ( ρ + _B) der wiederzugebenden Töne von der rechten Vorderflanke ( j,) und von der rechten Hinter-TJ

flanke ( _B) wiedergegeben, als auch die 30 KHz-Trägerwelle, die mit dem Differenz-Signal ( ρ - _B) frequenz-moduliert ist. Figuren 1B und 10 zeigen jeweils die Verteilung der charakteristischen Werte der auf den gegenüberliegenden Flanken R und F der Tonrille aufgenommenen Tonsignale.

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1J 7 5 2

In dem System nach Fig. 1 erhält: man (L-p+L^) und (R^+R ), wenn jeder der Signale wie in der rechten und linken Tonwandr: ,Ie aufgenommen, so wie sie sind, wiedergegeben werden. Durch Demodulation der aufgenommenen, modulierten Trägerwellen in der rechten und linken Tonwand bzw. Tonflanke, kann jede der Signä.-zusammensetzungen (L -L ) und (R„- R₀) erhalten werden« Vek-

Γ -D Γ ü

torielle Darstellungen dieser vier Signale sind in Fig. 2 dargestellt. Wenn man (L_F+L_B), (Lp-Lg), (R_p+R_B) und (R_F-R_ß) als a,b,c und d jeweils bezeichnet, so wird a und b gleichphasig zusammengesetzt und ergeben L_, a und b ergeben gegenphasig

zusammengesetzt L₁,. In ähnlicher W/eise ergeben c und d in Phase zusammengesetzt R_ und c und d gegenphasig zusammengesetzt R_D.

Γ Ij

Auf diese Art und Weise können somit vier Tonsignale in derselben Beziehung wie bei ihrer Aufnahme erzeugt werden,

Fig. 3 veranschaulicht eine Aufnahme mit dem bekannten Matrixsystem. Zwei Signale, die je auf einer Flanke einer Tonrille aufgenommen sind, sind in den Vektordarstellungen e und f wiedergegeben. Während der Wiedergabe dieser Signale e und f können vier Signale g,h,i,j entsprechend den Vektoren der rechten Seite der Fig. k erhalten werden, und zwar mit Hilfe des in Fig. k dargestellten Decoders. Mit diesem Decoder werden die Signale e und f unmittelbar als Signale g und h wiedergegeben. Man verwendet das Signal j, das man erhält durch Addition der Signale e und des Signals f, welches um - 90 phasenverschoben ist; das i Signal wird durch Addition des Signals f und des Signals e, welches um - 90 phasenverschoben ist, erhalten, wonach das Ergebnis durch den Phasenschieber P,I. um 180° gedreht

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Jede der Signale g,h,i,J enthalten einen wesentlichen Teil von Komponenten der Schalleindrücke von links-vorn, rechtsvorn, links-hinten und rechts-hinten, wie man ihren Vektoren entnehmen kann. Diese Signale können deshalb für ein Matrixsystem für Vierkanalstereo herangezogen und können durch Lautsprecher wiedergegeben werden, die an geeigneten Stellen aufgestellt sind·

Die im Rahmen der Erfindung verwendete Schallplatte entsprechend Fig· 5t in der das Summensignal des Hauptkanals und das Differenzialsignal des Nebenkanals aufgenommen sind, unterscheidet sich vom üblichen System lediglich darin, daß die Signale e und f im Hauptkanal, die Kanäle k und 1 (si.Fig.5) im Nebenkanal aufgenommen sind.

Bei einer Vierkanal-Stereoschallplatte nach der Erfindung wird das Signal e unmittelbar über den Hauptkanal in eine Flanke L gemäß Fig. 6 aufgenommen und ein 3OKHz-.Träger, der durch das Signal k frequenzmoduliert ist, wird über den Nebenkanal aufgenommen. In der anderen Flanke R ist unmittelbar das Signal f über den Hauptkanal aufgenommen und eine 30KHz-Trägerwelle₍ die durch das Signal f frequenzmoduliert ist, über den Nebenkanal·

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j 23JV752

Die Pig. 7 veranschaulicht die Wiedergabe von einer der obigen Schallplatten. Durch einen nicht dargestellten Tonabnehmer wird das der Trägerwelle überlagerte Signal durch einen Tiefpassfilter LPP durch einen Begrenzerkreis entsprechend der Kurve RIAA zur Erzeugung der Signale e und f herangezogen. Getrennt davon wird eine modulierte Welle vor dem Begrenzer durch einen Anpassfilter BPP herausgesiebt. Nach der Durchleitung durch einen Begrenzer und Ausführung einer FM-Demodulation werden die Signale k bzw. 1 erhalten.

Pig. 8 zeigt die Matrix der Pig. 7. Durch Zusammensetzen der

T R

Signale e und k werden die Vektoren -g und ■□ ausgeschaltet, und allein das Signal LP wird am Anschluss ρ entnommen. Durch phasenrichtiges Zusammensetzen der Vektoren ■* und -g werden

TT? R

die Vektoren ^ und g ausgelöscht, so dass allein ^ am Ausgang r erscheint. Durch Phasenumkehr des Signals k um 180° durch den Phasenschieber P.I₁ und durch Zusammensetzen mit dem Signal e wird am Ausgang q. ein mit m bezeichnetes Signal erhalten. In ähnlicher Weise wird durch Phasenumkehr um 180° des Signals 1 mittels des Phasenschiebers P.I₂ und Zusammensetzen mit dem Signal f wird am Ausgang s ein Signal η erhalten.

Durch Phasenschiebung am Signal η um -90° durch Phasenschieber P.Sp und durch Zusammensetzen mit dem Signal m erhält man die Signalkomponente _B allein. In gleicher Weise erhält man durch Phasenschiebung des Signals m um -90° durch Phasenschieber P.S^ und Zusammensetzen mit dem η Signal und über Phasenschieber P.1, das Signal _B. Jedes Tonsignal kann somit als Einzelsignal er-

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zeugt werden, wie sie im Empfangszustand des Decoders gemäss Pig. 8 erhalten werden.

Im Wiedergabeteil der vorliegenden Erfindung erhält der Teil nach dem Matrixschaltkreis zwei Phasenschieber P.S., P.S₂ und einen Phasenumkehrer P.I₅, d.h. an den Anschlüssen q, s erscheint wieder dasselbe wie im Matrixschaltkreis gemäss Fig. Es kann somit jede der Signalkomponenten g, h, e, j erzeugt werden, die zu einem beträchtlichen Teil Tonsignalkomponenten im Empfangszustand enthalten, welche eine verhältnismässig gute Lageempfindlichkeit aufweisen, indem Signale e und f z.T. gemäss Pig. 8 an den Anschlüssen q und s hinzugefügt werden. Die Aufnahme nach der Erfindung kann auch für ein Matrixsystem verwendet werden.

Also hat die Aufnahme nach der Erfindung die für diese Erfindung typische Eigenschaft, dass sie sowohl als Matrixsystem-Aufnahme verwendet werden kann, selbst wenn die Trägerwelle in der Schallplatte durch Abnutzung verlorengeht. Ferner erzeugt die Wiedergafceeinrichtung nach der Erfindung die in Fig. 1 und 2 dargestellten Einzelsignale eines Vierkanal-Stereosystems und gibt die Schalleindrücke von den Punkten p, g, r, s in Fig. 8 in Einzelkanälen eines Vierkanal-Stereosystems wieder, so dass es möglich ist, eine bekannte Matrixsystem-Aufnahme bzw. Schallplatte gemäss Fig. 3 vierkanal-stereophonisch wiederzugeben.

Fig. 9 zeigt ein weiteres erfindungsgemässes Ausführungsbei-

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spiel. Der Matrixteil entspricht demjenigen der Pig. 8, so dass hier eine weitere Beschreibung entfallen kann. Durch Aufn 1 me der zusammengesetzten Signalkomponenten gemäss den Vektoren t, u auf der rechten bzw. linken Seite des Hauptkanals und durch Wiedergabe der zusammengesetzten Signalkomponenten v, w auf den linken bzw. rechten Seiten des Nebenkanals, kann jedes der als Vektor im rechten Figurenteil dargestellten Signale-Durchzuführung in die Matrixeinrichtung erhalten werden. Aus diesen Vektordiagrammen ersieht man, dass die für die Vierkanal-Stereo-

TTRT?

wiedergabe wichtigen Signalkomponenten ^₁, _B, ^₁, _B zu einem erheblichen Teil hier enthalten sind, so dass davon ein entsprechendes Vierkanal-Stereosignal erzeugt wird, das dem Ergebnis eines Einkanalsystems im wesentlichen gleichkommt, obwohl Nebensprechkuppelung möglich ist.

Die Matrixkonstruktion gemäss der Pig. 9 entspricht derjenigen eines einleitend beschriebenen Einkanalwiedergabesystems, die vorteilhaft reversibel ist. In die Matrixkonstruktion der Fig. können jedoch Nebenspruchkuppelungskomponenten aufgenommen werden, wie den Vektordiagrammen im rechten Teil der Fig. 9 zu entnehmen ist. Daraus ergibt sich, dass es unmöglich, ist, eine Vierkanal-Stereowiedergabe ohne jede Modifikation von einem Einkanalsystem wiederzugeben, obwohl der Effekt eines Einkanalsystems sehr weitgehend erreicht wird.

INSPECTED

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H - β -

Die Fig. 11 zeigt ein gegenständliches Beispiel der Wiedergabe eines Einzelkanalsystems mit Vierkanalstereo durch eine zusätzliche Matrixeinrichtung für diejenige gemäß Fig. 9· In der Fig. 11 zeigt der linke Teil denselben Matrixteil der Fig. 9t wobei Signale χ und y durch Einführen des Ausgangs des Phasenumkehrers P.I. in die Begrenzer (Dämpfungsglied) ζ erhalten werden, um jede Ausgangsleistung um etwa 0,k zu

Da

dämpfen, die Signale χ und y gegenphasig zu dem Neben- bzw. Überspruchkupplungskomponenten der durch vorstehende Matrix gewonnene Signalkomponenten sind, wird die Komponente völlig unterdrückt, indem die Signale χ und y gemäß dem rechten Teil der Fig. 11 hinzugefügt werden. Auf diese Weise werden die Signale eines Einzelkanalsystems mit Vierkanalstereo erhalten.

Durch Addition nur der Signale t und u, die über den Hauptkanal in der in Fig, 10 gezeigten Matrix aufgenommen sind, kann ferner jede der durch Vektoren im rechten Teil der Fig. 10 enthaltenen Signale erzeugt werden. Wie jeder Vektor zeigt, ist jedes Signal L_, R L_x., R_ zu einem beträchtlichen Anteil vorhanden und

J: OfO J?

kann als Signal eines Vierkanalstereo-Matrix-Systems wiedergegeben werden, obwohl die Möglichkeit besteht, Übersprechverkehr herzustellen.

Somit sieht die Einrichtung für das Verfahren nach der Erfindung rechte und linke Hauptkanäle zur Übertragung von Zweikanalsignalen mit einem Matrixsystem vor, gleichzeitig die Übertragung von modulierten Nebenträgern über Nebentunnel-Kanalsignalen,

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die durch Matrizieren mit dem Hauptkanal getrennt werden können. Durch dns Verfahren werden somit vr'.er Signale wiedergegeben, nämlich linke und rechte Hauptkanalsignale und modulierte Wellen, die rechten und linken Nebenkanälen entsprechen. Die wesentlichen Punkte der Erfindung sind, daß mit Signalen der Hauptkanäle allein, Matrix-Vierkanalsignale erhalten werden können und durch Verwendung der Signale der Nebenkanäle Komponenten von einzelnen VierkanalSignalen oder diesen Signalen sehr nahekommende Signale erhalten werden können. Die Erfindung kann Komponenten vom rechten und linken Kanal und vom rechten und linken Nebenkanal in verschiedenen Formen verwenden, ohne das Erfindungsprinzip zu verlassene Für den Fachmann ergeben sich, trotz der Beschreibung der Erfindung an Einzelbeispielen, ohne weiteres andere Abweichungen, die im Rahmen der technischen Lehre der Erfindung möglich sind.

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Zusammenfassend ergibt sich, dass das erfindungsgemässe Verfahren die Aufnahme und Wiedergabe eines Vierkanal-Stereosignals vorschlägt, wobei das wiedergegebene Signal zusammen mit dem bekannten Einzelsignal (Einkanalsystem) oder mit einer Matrix-Stereophon - Systeme verwendet werden kann· Hierbei werden vier miteinander in Wechselbeziehung stehenden Audiosignale matriziert bzw· mit Hilfe mindestens einer Matrix zusammengesetzt, um ein erstes Hauptkanal-Audiosignal, ein erstes Nebenkanal-Audiosignal, ein zweites Hauptkanal-Signal und ein zweites Nebenkanal-Audiosignal herzustellen· Die Signale des Nebenkanals werden moduliert und das erste Hauptkanal-Signal und das modulierte erste Nebenkanal-Signal werden auf einer Regisiiiev flache, einer Schallplatte odgl. aufgenommen· Das zweite Hauptkanal-Signal und modulierte zweite Nebenkanal-Signal werden auf einer anderen Registrierfläche oder Schallplatte aufgenommen. Um das Original der vier miteinander in Wechselbeziehung stehenden Audiosignale wiederzugeben, wird das erste und das zweite Nebenkanal-Signal d moduliert, und das erste Hauptkanal-Signal, das erste Hebenkanal-Signal, das zweite Hauptkanal-Signal, das zweite Nebenkanal-Signal werden matriziert bzw. mittels Matrix zusammengesetzt, um vier miteinander in Wechselbeziehung stehende hörbare (audio) Signale zu stellen. Sie Matrix hat solche Anordnung und/oder Auebildung, dass wenn lediglich die Hauptkanal-Signale der Matrix zugeführt werden, man eine Ausgangsleistung erhält, die verträglich (kompatibel) mit einem handelsüblichen Matrix-Stereophonsystem sind. Wenn j4doch alle vier Signale der Matrix zugeführt werden, erhält man eine Ausgangsleistung, die kompatibel mit den bekannten Einzelsignale ver-

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arbeitenden Stereosignalsysteme ist,

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Claims

8. März 1973 IG/vg

PIONEER EIECTRONIC CORPORATION

Patentansprüche

(jy Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Vierkanal-Stereosignalen auf eine Schallplatte odgl·, dadurch gekennzeichnet, dass vier einanderzugeordnete Audio- bzw. Tonsignale erzeugt werden, dass diese vier Tonsignale zur Erzeugung eines ersten Hauptkanal-Tonsignals, eines ersten Nebenkanal-Tonsignals, eines zweiten Hauptkanal-Tonsignals, eines zweiten Nebenkanal-Tonsignals matriziert werden, dann dieses erste Nebenkanal-Signal mit einer ersten Tonsignalkomponente moduliert wird und dieses zweite Nebenkanal-Signal mit einer zweiten Tonsignalkomponente moduliert wird und ferner dieses erste Hauptkanal-Signal und dieses modulierte erste Nebenkanal-Signal auf einer ersten Aufnahmefläche der Schallplatte odgl· aufgenommen wird, dieses zweite Hauptkanal-Signal und das modulierte zweite Nebenkanal-Signal auf einer zweiten Aufnahmefläche der Schallplatte odgl· aufgenommen wird, und das erste und zweite Hauptsignal und das erste und zweite Nebenkanal-Signal wiedergegeben warden, um vier getrennte hörbare Tonsignale zu erzeugen, die einer Matrix oder gesonderten Stereowiedergabesystem zugeführt werden, um dieses Vierkanal-Stereosign*l zu erzeugen,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wiedergabe des ersten und zweiten Hauptkanal-Signals

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lind des ersten und zweiten Nebenkanal-Signals das erste sowie zweite modulierte Bebenkanal-Signal demoduliert wird und zur Erzeugung dee Vierkanal-Stereosignals das erste Hauptkanal-Signal» das erste Uebenkanal-Signal, das zweite Hauptkanal-Signal und das zweite Nebenkanal-Signal matriziert wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, dass vier einanderzugeordnete hörbare Tonsignale erzeugt werden» dass diese vier Tonsignale matriziert werden, um ein erstes hörbares Hauptkanal-Signal, ein erstes hörbares Nebenkanal-Signal» ein zweites hörbares Hauptkanal-Signal und ein zweites hörbares Nebenkanal-Signal zu erzeugen und dass das erste Nebenkanal-Signal mit einer ersten Audiosignalkomponente moduliert wird» dann das zweite Mebenkanal-Signal mit einer »weiten Audiosignalkomponente moduliert wird, dann dieses erste Hauptkanal-Signal und dieses erste modulierte Uebenkanal-Signal auf einer ernten Aufnahmefläche oder Schallplatte aufgenommen wird» dann dieses zweite Hauptkanal-Signal und dieses modulierte zweite Nebenkanal-Signal auf einer zweiten Aufnahmefläche oder Sehallplatte aufgenommen wird, dann das erste und das zweite Hauptkanal-Signal wiedergegeben und dieses erste und zweite Hauptkanal-Signal matriziert wird, um ein Vierkanal-Stereosignal erzeugen·

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