DE2422424C2 - Verfahren zur Aufzeichnung von vier Kanalsignalen auf den beiden Seitenwänden der Rille einer Schallplatte - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die winkelmodulierten Nebenkanalsignale jeweils eine Modulationsindex-Betonungskennlinie besitzen, die der Aufzeichnungs-Betonungskennlinie der Hauptkanalsignale und somit der RIAA-Norm entspricht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Logarithmus des Modulationsindexes mit steigendem Logarithmus der Frequenz des Nebenkanalsignals bis zu einer ersten Eckfrequenz von ca. 100 Hz oder darunter abfällt, von dieser ersten Eckfrequenz bis zu einer zweiten Eckfrequenz von ca. 500 Hz konstant ist, weiterhin bis zu einer dritten Eckfrequenz von ca. 2100 Hz fällt, dann bis zu einer vierten Eckfrequenz von ca. 5000 Hz konstant bleibt und schließlich mit weiter steigender Frequenz wieder fällt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkanalsignale von den Signalen TL und TR und die Nebenkanalsignale von den Signalen TT+ kTQ und TT- kTQ des UM-Kodiersystems gebildet werden, wobei k einen Wert kleiner '/2 besitzt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzspektren der Signale TL und 77?

jeweils von ungefähr 30 Hz bis ungefähr 18 kHz reichen und daß das Frequenzspektrum des TT-Signals von ungefähr 30 Hz bis ungefähr 6 kHz und das Frequenzspektrum des TQ Signals von ungefähr 130 Hz bis ungefähr 6 kHz reicht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung von vier Kanalsignalen auf den beiden Seitenwänden der Rille einer Schallplatte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise der DE-PS 20 58 334 entnehmbar und soll insbesondere dazu dienen, die Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von vier Kanalsignalen auf/von einer einzigen Rille in einer Schallplatte zu ermöglichen, ohne daß dabei ein störendes Rauschen infolge Kreuzkopplung oder Übersprechens erzeugt wird. Außerdem soll die Kompatibilität mit den bereits bestehenden üblichen Zweikanal-Stereoanlagen erzielt werden. Zu diesem Zweck werden die zunächst vorliegenden, vier Aufnahmemikrophonen zufcfordneten Kanalsignale einer Matrixanordnung zugeführt, die aus dem Paar des ersten und zweiten Kanalsignals einerseits und aus dem Paar des dritten und vierten Kanalsignals andererseits jeweils das Summen- bzw. Differenzsignal bildet, von denen dann das jeweilige Summensignal als Hauptkanalsignal und das Differenzsignal als Nebenkanalsignal der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen weiteren Verarbeitung unterworfen wird.

In der Praxis zeigt sich jedoch, daß bei diesem bekannen Verfahren in bestimmten Fällen Störgeräusche auftreten können. Zwar wird in der DE-AS 22 25 217 ein verbessertes Aufzeichnungsverfahren zur Beseitigung dieser Störgeräusche vorgeschlagen, doch können auch hiermit noch nicht alle bei einem Verfahren der eingangs genannten Art auftretenden Beeinträchtigungen der angestrebten, dem Original-Klangereignis möglichst nahekommenden Wiedergabequalität überwunden werden. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, daß zur Verringerung der Kreuzkopplungsstörungen die vier Mikrophonsignale in einer gan/.

speziellen Matrixanordnung einer bestimmten, fest vorgegebenen Kodierung unterworfen werden müssen, die für eine optimale Raum-Klangwiedergabe nicht günstig ist.

Weiterhin ist aus der DE-OS 22 49 039 ein sogenanntes »'Jniversal-Matrixw-Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren bekannt. Für eine 4-KanaI-Stereo-Aufzeichnung, bei der vier Mikrophone in quadratischer Anordnung um eine Schallquelle herum aufgestellt werden, sieht dieses Universal-Matrix-Verfahren z. B. vor, daß die von den vier Mikrophonen erzeugten Signale Slf, Skf, Slb und S«e, deren Indizes die Stellung der vier Mikrophone bezüglich der Schallquelle angeben (LF = links vorne, RF = rechts vorne, LB = links hinten, RB = rechts hinten) einem Kodierer zugeführt werden, der aus ihnen zwei Hauptkanalsignale TL und TR sowie zwei Nebenkanalsignale TT und TQ erzeugt, deren Beziehung zu den Mikrophonsignalen durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben wird:

TL = 0.9245/.^ 4 + 22,5° +0,383S«f < +67,5° +0,3835«/* 4 -67,5° + 0,924S/._e 4 -22,5°

TR = 0,383S/f 4 -67,5° +0,9245«f < -22,5^C + 0,924S«_ß 4 +22,5° + 0.383S,« < +67,5°

(I) 7T = 1,4145/^-4 +135° +1,4145«,· < + 45° + l,414S_Äfl 4 -45° + l,414S/._ß < -135"

TO = 1,414Si_-A-4 +90° + l,4145«r 4 -90° + 1.4l4S_ra 4 +90° + 1,4HS/.« < -90°

Die beiden I äauptkanalsignale TL und TR werden über einen Aufnahmeentzerrer, der eine standardisierte Kennlinie beispielsweise vom RIAA-Typ besitzt, einem Mischer zugeführt, der sie mit modulierten Nebenkanalsignalen TT' und 7"Q'mischt, die durch Winkelmodulation einer Trägerfrequenz /"_cmit den beiden Nebenkanalsignalen TT und TQ gewonnen werden. Die Ausgangssignale TL + TT' und 77? + TQ' des Mischers werden verstärkt und einer 45°/45°-Schneidevorrichtung zugeführt, die das Signal TL + TT'in der einen Wandfläche einer Schallplattenrilie und das Signa! TR + TQ' in der anderen Wandfläche dieser Rille aufzeichnet Bei der Wiedergabe werden die von einer solchen Rille abgetasteten Wiedergabesignale wieder in die Hauptkanalsignale TL bzw. 77? und die modulierten Nebenkanalsignale TT' und TQ' zerlegt, von denen erstere über einen Wiedergabeentzerrer mit einer zur Kennlinie des Aufnahmeentzerrers inversen Charakteristik und letztere über ein Bandpaßfilter und einen Winkeldemodulator einem Dekodierer zugeführt werden, der aus diesen vier Signalen vier Tonsignale erzeugt, die den vier Mikrophonsignalen Slf, Srf. Slb und Srb entsprechen und nach Verstärkung vier Lautsprechern zugeführt werden, die in einer der Mikrophonaufstellung entsprechenden Anordnung um einen Hörer herum aufgestellt sind.

Dieses »Universal-Matrixw-Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren bringt zwar im Vergleich zu anderen Kodier- und Dekodierverfahren eine ganze Reihe von Vorteilen, wie z. B. eine sehr getreue Wiedergabe der ursprünglichen Schallquellen-Positionen oder die Möglichkeit, für die Wiedergabe beliebige, von der bei der Aufnahme verwendeten Mikrophon-Konfiguration völlig unabhängige Lautsprecher-Konfigurationen zu verwenden. Würde man jedoch dieses Verfahren entsprechend der obigen Beschreibung in der Weise verwenden, daß die beiden Nebenkanalsignale ohne irgendeine Entzerrung zur Winkelmodulation der Trägerfrequenz F_c herangezogen würden, so würden auch hier Störgeräusche auftreten, die zu einer unbefriedirrnden Wiedergabequalität führen würden.

Demgegenüber liegt der Erfindung dir- Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß unabhängig von einer speziellen Kodierung der Kanalsignale im wesentlichen alle Störungen beseitigt werden, die beim Kombinieren der modulierten Nebenkanalsignale mit den Hauptkanalsignalen und deren gemeinsamer paarweisen Aufzeichnung auf den Rillenwänden einer Schallplatte (und bei einer späteren entsprechenden Wiedergabe) insbesondere durch Kreuzmodulationseffekte normalerweise entstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 niedergelegten Merkmale vor.

Dieser Lösung liegt die Überlegung zugrunde, daß die nach dem Stand der Technik zur Entzerrung der Nebenkanalsignale verwendeten Betonungskennlinien jeweils unter dem Gesichtspunkt festgelegt wurden, einzelne, als besonders gravierend empfundene Störeffekte zu vermindern oder ganz zu beseitigen. Dabei wurde aber übersehen, daß die Beurteilung, ob ein bestimmter Störeffekt als gravierend zu betrachten und daher nach Möglichkeit zu beseitigen ist oder nicht, in sehr starkem Maße von subjektiven Erfahrungen und Empfindungen beeinflußt wird, so daß bisher regelmäßig zwar die eine oder andere Störung in ihrem Einfluß auf die Wiedergabequalität reduziert, dafür aber andere Störungen um so mehr verstärkt wurden.

Demgegenüber beschreitet die Erfindung den Weg. zunächst einmal einen möglichst vollständigen Oberblick über alle Störungen zu gewinnen, die bei einem Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren der hier in Rede stehenden Art auftreten können. Eine solche umfassende Betrachtung führt zu folgenden Erkenntnissen:

Erstens ergibt sich ein Problem hinsichtlich der Begrenzung der Größe des Frequenzhubes. Ein mit einem Niederfr^quenzsignal modulierter Träger wird dann zu stark moduliert, wenn der Frequenzhub die hinsichtlich des modulierten Nebenkanalsignals festgelegte Frequenzgrfraze übersteigt Wird jedoch der Träger mit einem Signal eines höheren Frequenzbereiches moduliert, so hai das modulierte Nebenkanalsignal ein Frequenzspekirum, das breiter als der zulässige Frequenzhub ist. Sollen nicht mehr als 5% der Gesamtleistung des Winkelmodulator-Ausgangssignals außerhalb eines zur Trägerfrequenz symmetrischen Frequenzbereiches von +10 kHz liegen, so ergibt sich für den Frequenzhub eine obere Grenze, die in einem Diagramm, in dem der Modulationsindex gegen die Frequenz des Mod'jlationssignals aufgetragen ist, in Abhängigkeit von dieser Frequenz einen stufenförmigen Verlauf besitzt. Verarbeitet man die modulierten Nebenkanalsignale bei der Wiedergabe mit einem Bandpaßfilter, so tritt hier eine Demodulations-Verzerrung auf. Verwendet man ein symmetrisches Filter, so ergibt sich eine harmonische Verzerrung ungerader Ordnung, während man bei Verwendung eines Einseitenband-Filters eine harmonische Verzerrung gerader Ordnung erhält.

Zweitens ergeben sich beim Auftreten von Übersprechen zwischen den modulierten Nebenkanalsignalen Schwebungsverzerrungen in den demodulierten Nebenkanalsignalen. Ein Übersprechen stellt sich im allgemeinen ein, wenn ein Signal auf einer Platte aufgezeichnet und vo* ihr wiedergegeben wird. Übersprechen bei der Aufzeichnung wird vom Schneidekopf, dem Schneidstichel und dergleichen verursacht. Zur Beseitigung des Übersprechens sind teuere Schneidköpfe und Schneidstichel erforderlich, Jübersprechen bei der Wiedergabe entsteht, wenn ein Signal durch Abtasten einer Plattenrille mittels einer Abtastvorrichtung gewonnen wird; es bereitet Herstellungsschwierigkeiten, das von der Abtastvorrichtung herrührende Übersprechen vollständig zu beseitigen. Der Vorgang der Erzeugung einer Schwebungsverzerrung ist ebenso wie das Übersprechen des Trägerfrequenzbandes ein nichtlinearer Vorgang und führt zu komplexen harmonischen Intermodulationsverzerrungen, wenn der relative Phasenhub groß ist. Ist das Rillenwand-Übersprechen gleichphasig, so ist die Verzerrung von ungerader Ordnung mit Termen proportional zu J_2n _ \(x)/x (n steht für eine positive ganze Zahl), wenn χ den maximalen Phasenhub bezeichnet. Ist das Rillenwand-Übersprechen um 90° phasenverschoben, so ist die Verzerrung gerader Ordnung mit Termen proportional zu hn(x)/x (n bezeichnet eine positive ganze Zahl). Hierbei ist J,{x)d\e Bessel-Funktion erster Art in n-ter Ordnung. In diesen Fällen ist die Verzerrung proportional zur Größe des Übersprechens. Bei einem *-Wert von 3,6 hat die Komponente h(x)/x ihr Maximum. Bei einem x-Wert von 2.3 liegt das Maximum der Komponente Ji(x)/x und bei einem x-Wert von 3,8 ist die Komponente J₂(X)Zx gleich der Komponente h(x)/x. Die harmonische Verzerrung beträgt in diesem FaIi ungefähr 2% bei einem Übersprechen von -2OdB. Die Verzerrungen niedriger und hoher Ordnung werden in einem kritischen

Ausmaß beim Modulationsindex von 3,8 Radian erzeugt. Dieser Wert stellt eine kritische Größe für die Modulationsindex-Differenz dar. Wenn die Moduiationskurve des Nebenkanalsignals die Hälfte dieser Differenzen übersteigt, wird die Schwebungsverzerrung vergrößert.

Drittens gibt es ein durch die Wiedergabe verursachtes Übersprechen vom Hauptkanalsignal zum Nebenkanalsignal. Diese Art von Übersprechen wird als Aufwärts-Übersprechen bezeichnet. Die andere Art des Übersprechens vom Nebenkanalsignal zum Hauptkanalsignal, heißt Abwärts-Übersprechen. Dieses Abwärts-Übcrsprechen ist bei der sogenannten Nachfahrverzerrung sehr ausgeprägt, spielt aber keine Rolle, wenn das modulierte Nebenkanalsignal bei einer konstanten Geschwindigkeit aufgenommen wird. Das Aufwärts-Übersprechen wird hingegen sowohl durch die Nachfahrverzerrung als auch durch den sogenannten Nachfahr-Winkelfehler hervorgerufen.

Ist die Verschiebung des modulierten Nebenkanalsignals klein im Vergleich zur Verschiebung des Hauptkanalsignals, so bewirkt das Aufwärts-Übersprechen aufgrund des Nachfahr-Winkelfehlers, daß das modulierte Nebenkanalsignal eine Phasenmodulation von 2,t//?_c · a_m ■ tan Verfährt, wobei a„,die Verschiebung des Hauptkanalsignals bezeichnet, A_c die Wellenlänge des Trägersignals und Φ der Nachfahr-Winkelfehler ist. Ein Aufwärts-Ubersprechen beispielsweise aufgrund eines vertikalen Nachfahr-Winkelfehlers wird hauptsächlich durch die Vertikalkomponente (Differenzsignal-Komponente) des Hauptkanalsignals erzeugt.

Weiterhin erzeugt das demodulierte Signal durch Umdrehungsschwankungen eine Verzerrung nach Art eines Rumpelgeräusches, d. h. vom Einfluß des Hauptkanalsignals unabhängige schnelle Tonhöhenschwankungen. Dicic Verzerrung isi dem AufwSrtä-ljbGrsprcchcn analog.

Ein Aufwärts-Übersprechen vom Hauptkanalsignal zum Nebenkanalsignal aufgrund eines Nachfahrfehlcrs wird an beiden Rillenwänden erzeugt.

Wie oben bereits erwähnt, wird das Nebenkanalsignal im Niederfrequenzbereich durch die Rumpel-Verzerrung im demodulierten Signal — erzeugt durch Umdrehungsunregelmäßigkeiten —,durch Aufwärts-Übersprechen aufgrund eines Nachlauf-Winkelfehlers und durch Schwebungsverzerrung aufgrund eines Übersprechens zwischen den Nebenkanalsignalen beeinflußt. Weiterhin haben in mittleren und höheren Frequenzbereichen das Aufwärts-Übersprechen aufgrund eines Nachfahrfehlers und die Beschneidungsverzerrung aufgrund der Frequenzbandbegrenzung einen Einfluß auf die Nebenkanalsignale. Die durch das Hauptkanalsignal erzeugten Aufwärts-Übersprech-Störungen, die durch ein Übersprechen zwischen den Nebenkanalsignalen erzeugte Schwebungsverzerrung und die durch die Frequenzband-Begrenzung verursachte Beschneidungsverzerrung werden im allgemeinen als Überkreuzungs-Modulationsverzerrung bezeichnet.

Nachdem somit alle wesentlichen Störungsursachen, die zu einer Verschlechterung der Wiedergabequalität führen können, erfaßt sind, wird gemäß der Erfindung die Betonungskennlinie für die Nebenkanalsignale so festgelegt, daß sich ein möglichst großer Abstand zu den die verschiedenen Störungen kennzeichnenden Grenzlinien in einem Modulationsindex/Frequenz-Diagramm ergibt. Überraschenderweise zeigt sich, daß dies als Optimum zu einer Betonungskennlinie führt, die in sehr starkem Maße der für die Hauptkanalsignale seit langem standardmäßig verwendeten RIAA-Kennlinie entspricht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F S g. 1 ein Blockdiagramm, das ein dem Stand der Technik entsprechendes Schallplatten-Schneidesystem für ein mehrdimensionales Tonsignal wiedergibt,

Γ t g. 2 eine Reihe von Zeiger-Diagrammen von in dem Schallplatten-Schneidesystem kodierten Nebenkanalsignalen,

F j g. 3 eine graphische Darstellung einer RIAA-Aufnahmekennlinie des Hauptkanalsignals, wobei die Auslcnkung der Rillenachse aus ihrer »Ruhelage« in μΐη gegen die Frequenz in Hz aufgetragen ist.

F i g. 4 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Schallplatten-Schneidesystems für ein mehrdimensionales Tonsignal,

Fig. 5 ein Blockdiagramm, das ein Schallplatten-Wiedergabesystem gemäß dem Stand der Technik für ein mehrdimensionales Tonsignal wiedergibt.

so Fig.6 eine graphische Darstellung verschiedener Stömngskennlinien für die Nebenkanalsignale und ihre Moduiationskurve,

F i g. 7 ein Zeigerdiagramm der Differenz zwischen den kodierten Nebenkanalsignalen TTund TQ.
Fi g. 8 ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel für ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Schneidesystem für eine Schallplatte wiedergibt,

F i g. 9 ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Wiedergabesystems für eine Schallplatte darstellt,

Fi g. 10 ein Blockdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel für ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Schneidesystem für eine Schallplatte wiedergibt,

F ϊ g. 11 eine Reihe von Diagrammen zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels aus F i g. 10,

F i g. 12 ein Blockdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel für ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Schneidesystem für eine Schallplatte wiedergibt,

F s g. 13 ein Blockdiagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel für ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Schneidesystem für eine Schallplatte wiedergibt,

F i g. 14 und 15 graphische Darstellungen zur Erklärung des Schneidesystems aus F i g. 13, und
F ε g. 16 ein Blockdiagrarrim. das ein zweites Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Wiedergabesystems für eine Schallplatte darstellt, das zur Wiedergabe von Schallplatten geeignet ist. die mit Hilfe des Schneidesystems aus F i g. 13 hergestellt worden sind.

In F i g. 1 ist eine von vier Mikrophonen umgebene Schallquelle als Block 1 dargestellt, von dem die vier

Mikrophonsignulc 5/./.·, 5«/., Sin und 5«« erzeugt und einem Kodierer 2 zugeführt werden, der nach dem Universiil-Miitrix-Verfahren arbeitet und aus ihnen gemäß den obigen Gleichungen (1) zwei Hauptkanalsignale TL und TIi sowie zwei Nebenkanalsignale 7Tund TQ erzeugt. Diese vier Signale und insbesondere die Bildung der Ncbenkiinalsignale 7Tuncl TQgemäß dem Universal-Matrix-System sind in F i g. 2 in Form von Zeigerdiagrammen dargestellt.

Weiterhin zeigt Fig. I, daß die vom Kodierer 2 abgegebenen Hauptkanalsignale über einen Aufnahmeentzerre'·'}, der gemäß einer RIAA-Kennlinie (siehe Fig. 3) arbeitet, einem Mischer 5 zugeführt werden. Die Nebenkanalsignale TT und TQ werden dagegen einem Winkelmodulator 6 zugeführt, der mit ihnen einen Träger der Frequenz /", winkelmoduliert und auf diese Weise zwei modulierte Nebenkanalsignale TT' und TQ'erzeugt, die ebenfalls dem Mischer 5 zugeführt werden. Aus den verzerrten Hauptkanalsignalen und den modulierten Nebenkanalsignalen erzeugt der Mischer 5 zwei Übertragungssignale TL + TT und TR + TQ', die über einen Aiifnahmeverstärker 7 einer 45-45-Schneidevorrichtung 8 zugeführt werden. Diese Schneidevorrichtung gräbt das Signal TL + TT' in die eine Wandfläche 9L und das Signal TR + TQ' in die andere Wandfläche 9R einer Schallplatten-Rille ein, wie dies in F i g. 4 wiedergegeben ist.

Gemäß Fig.5 werden bei einem dem Stand der Technik entsprechenden Wiedergabesystem von einem Tonabnehmer 21 erzeugte Wiedergabesignale einem Vorverstärker 22 zugeführt, der aus ihnen einerseits zwei I lauptkanalsignale TL und TR erzeugt, die über einen Wiedergabeentzerrer 23, der eine zur Kennlinie des Aufnahmeenlzerrers 4 inverse Kennlinie besitzt, einem Dekodierer 24 zugeleitet werden. Weiterhin gibt der Vorverstärker 22 die modulierten Nebenkanalsignale TT' und TQ' ab, die über ein Bandpaßfilter 25 einem Winkeldemodulator 26 zugeführt werden, der sie demoduliert und die so gewonnenen Nebenkanalsignale TT und TQan den Dekodierer 24 weitergibt.

Der Dekodierer 24 wandelt die ihm zugeführten Signale in Tonsignale Slf. Srf, Slb und Srb um, die den vier Mikrophonsignalen entsprechen. Diese Tonsignale werden über einen Verstärker 27 vier Lautsprechern LF, RF, LB und RB zugeführt, die in derselben Weise um einen Hörer 20 herum aufgestellt sind, wie die bei der Aufnahme verwendeten vier Mikrophone um die Schallquelle herum angeordnet waren.

Wie eingangs bereits ausführlich erläutert, treten bei einem solchen, dem Stand der Technik entsprechenden Aufnahme- und Wiedergabesystem bestimmte Störungen auf, die in Fig. 6 in einem Diagramm, in dem der Modulationsindex gegen die Frequenz des Nebenkanalsignals aufgetragen ist, durch bestimmte Linien bzw. Kurvcn/ügc dargestellt werden können. So zeigt in F i g. 6 die Kurve 30a den stufenförmigen Verlauf der oberen C cnzü des Frequenzhubes, die sich in Abhängigkeit von der Frequenz des Modulationssignals ergibt, wenn nicht mehr als 5% der Gesamtleistung des Winkelmodulator-Ausgangssignals außerhalb eines zur Trägerfrequenz symmetrischen Frequenzbereiches von ±10 kHz liegen sollen. Diese treppenförmige Kurve 30a kann näherungsweise durch die geradlinige Kurve 30f> wiedergegeben werden. Ein Grenzwert, bei dem eine harmonische Vcr/.crrung von beispielsweise 5% auftritt, hat in Abhängigkeit von der Signalfrequenz ebenfalls einen stufenförmigen Verlauf, wie er als Kurve31a in Fig. 6 dargestellt ist. Auch diese Kurve kann durch eine gerade Linie 31 ft näherungsweise wiedergegeben werden. Die Modulationskurve des Nebenkanalsignals kann die Kurven 30a und 30b nicht überschreiten.

Die Kurve 32 in F i g. 6 gibt die halbe Modulationsindex-Differenz wieder, die einen kritischen Indexwert für die oben erläuterten Schwebungsverzerrungen bildet. Wird diese Linie durch die Modulationskurve des Nebenkanalsignals überschritten, so ergeben sich zu große Schwebungsverzerrungen.

Die Kurve 33 in F i g. 6 zeigt den Grenzwert für das Aufwärts-Übersprechen, das sich bei einer Verzerrung des Hauptkanalsignals gemäß einer RIAA-Kennlinie aus einem vertikalen Nachlauf-Winkelfehler von 5° ergibt.

Die Kurve 34 zeigt den Einfluß von 0,1 %igen Tonhöhenschwankungen auf das Nebcnkanalsignal. Somit muß die Modulationskurve des Nebenkanalsignals von den Linien 33 und 34 beabstandet liegen.

Die Gesamtsumme der Aufwärts-Übersprechstörungen, die aufgrund eines Nachfahrfehlers an beiden Rillenwänden erzeugt werden, ist durch die Kurve 35 wiedergegeben, die man erhält, wenn die Aufnahmegeschwindigkeit 11,15 mm/sec und der Nadelradius 5 μ beträgt.

Zur Erzielung einer optimalen Wiedergabequalität ist die bei der Winkelmodulation verwendete Modulalionskennlinie für die Nebenkanalsignale so gewählt, daß sie von den jeweils eine Störung repräsentierenden Linien in F i g. 6 möglichst weit entfernt liegt. Im Niederfrequenzbereich ist die Modulationskurve so gewählt. daß sie von den Linien 32, 33 und 34 einen möglichst großen Abstand aufweist. In den mittleren und höheren Frequenzbereichen ist die Modulationskurve dann so gelegt... daß sie in etwa in der Mitte zwischen den Kennlinienkurven 31 b und 35 verläuft. Hierdurch ergibt sich im Endeffekt eine Betonungskennlinie für die Nebenkanalsignale, die mit der RIAA-Kennlinie aus F i g. 3 übereinstimmt. Diese Obereinstimmung beseitigt Kennlinienunterschiede zwischen den Hauptkanalsignalen und den Nebenkanalsignalen in einem Aufnahme- und Wiedergabesystem für Schallplatten. Will man den Einfluß von Tonhöheschwankungen, wie er in F i g. 6 durch die Kurve 34 wiedergegeben ist, besondere Rechnung tragen, so kann im Niederfrequenzbereich die Eckfrequenz der ßctonungskennlinie für die Nebenkanalsignaie leicht angehoben werden.

Die Nebenkanalsignale TT und TQ des oben beschriebenen UM-Systems sind in Fi g. 2 dargestellt, und ihre Differenzgröße TT- TQ, die der relativen Phasenverschiebung dieser beiden Nebenkanalsignale entspricht, ist in F i g. 7 wiedergegeben. Wie der F i g. 7 entnommen werden kann, ändert sich die relative Phasenverschiebung in Abhängigkeit vom Ort der Schallquellen, d. h. die Erzeugung von Schwebungsverzerrungen ändert sich mit den Schallquellenorten.

Wählt man jedoch die beiden Signale TT + kTQ und TT- kTQ als Nebenkanalsignale, so wird ihre relative Phasendifferenz 2kTQ, die somit unabhängig von den Orten der Schallquellen ist. Wählt man k kleiner als 0,38, so entspricht der Zeiger für die relative Phasendifferenz dem Zeiger des Signals TQ und seine Größe wird, wenn die Schallquellen getrennt voneinander an den Orten LF, RF, LB und RB aufgestellt sind, klein im Vergleich zur Größe, die sie bei der Bildung der Differenz TT — TQ aufweisen würde. Ist k kleiner als ¹Z₂. so ist der Wert von

2ArT(?über einen weiten Bereich von Schallquellen-Orten klein im Vergleich zu dem Wert von TT- TQ.

Ausgehend von den erwähnten Gesichtspunkten verwendet man für die Nebenkanalsignale TT + kTQ eine Modulationskurve, die als Linie 36 in F i g. 6 wiedergegeben ist. Da diese Modulationskurve 36 der RIAA-Kcnnlinie aus F i g. 3 entspricht, hat sie in dem unter 100 Hz liegenden Frequenzbereich der Nebenkanalsignale den Charakter einer Frequenzmodulation, in einem Bereich von 100 Hz bis 500 Hz den Charakter einer Phasenmodulation, im Bereich von 500 Hz bis 2100 Hz den Charakter einer Frequenzmodulation, im Bereich von 2100 H/. bis 6000 Hz den Charakter einer Phasenmodulation und im Bereich oberhalb von 6000 Hz den Charakter einer Frequenzmodulation.
In F i g. 6 bezeichnet weiterhin das Bezugszeichen 37 eine Modulationskurve der gleichphasigen Komponente 7Tder beiden Nebenkanalsignale TT+ kTQ und TT- kTQ im Falle k = 'Λ. Mit 38 ist eine Modulationskurvc bezeichnet, die die gegenphasige Komponente kTQ der beiden Nebenkanalsignale für den Fall k = 'Λ wiedergibt.

Das Blockdiagramm aus F i g. 8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungssystems, wobei alle die Bestandteile, die in identischer Weise bei dem in F i g. 1 dargestellten, dem Stand der Technik entsprechenden Aufzeichnungssystem vorhanden sind, dieselben Bezugszeichen wie in Fig. I tragen. Ein erster Unterschied gegenüber der Fig. 1 besteht darin, daß die von dem Kodierer 2 aus den Mikrophonsignalen gebildeten Signale TL, TR, TTund TQeinem Matrixschaltkreis 10 zugeführt werden, der aus ihnen Hauptkanalsignale TL und TR und die Nebenkanalsignale TT+ kTQ und TT- kTQ erzeugt. Die Haupikanaisignaie TL und 77? werden auch hier über einer. Aufnahrr.eerstzerrer 4 einem Mischer 5 zugeführt, während das Nebenkanalsignal 7T+ kTQ über einen Betonungsschaltkreis 11a und das Nebenkanalsignal TT- kTQ über einen Betonungsschaltkreis 116 einem Winkelmodulator 6 zugeführt werden. Mittels dieser Betonungsschaltkreise 11a und 116 und des Winkelmodulators 6 werden die Nebenkanalsignale TT + kTQ und TT — kTQ gemäß der Modulationskurve 36 aus F i g. 6 winkelmoduliert. Im Mischer 5 werden die Hauptkanalsignale und die winkelmodulierten Nebenkanalsignale in zwei Übertragungskanäle eingespeist und mit Hilfe der 45'/45°-Schneidvorrichtung 8 in die rechte und linke Wandfläche einer Schallplattenrille eingegraben.

Ein Wiedergabesystem für eine derart hergestellte Platte ist im Blockdiagramm der F i g. 9 dargestellt. Auch hie, werden die von einem Tonabnehmer 21 erzeugten Wiedergabesignale einem Vorverstärker 22 zugeführt, der aus ihnen zwei Hauptkanalsignale und zwei modulierte Nebenkanalsignaie erzeugt. Letztere werden über ein Bandpaßfilter 25 einem Winkeldemodulator 26 zugeführt. Die demodulierten Ausgangssignale des Winkeldemodulators 26 werden über Betonungsschaltkreise 27a und 276, die eine zur Kennlinie der Betonungsschaltkreise Ua und 116 des Aufnahmesystems inverse Kennlinie aufweisen, einem Matrixschaltkreis 28 zugeführt. Der Matrixschaltkreis 28 erzeugt die Nebenkanalsignale TTund TQ, die zusammen mit den Hauptkanalsignalcn TL und TR einem Dekodierer 24 zugeführt werden. Der Dekodierer 24 gibt die Tonsignale Si.f, Ski-; Sim und Srh ab. die den vier Mikrophonsignalen entsprechen. Sie werden verstärkt und den Lautsprechern LF. RF, LB bzw. RB zugeführt.

Der Kodierer 2 und der Matrixschaltkreis 10 im oben beschriebenen Aufnahmesystem können in der Praxis als ein einziger Matrixschaltkreis aufgebaut sein, In entsprechender Weise können auch der Dekodiercr 24 und der Matrixschaltkreis 28 als ein einziger Matrixschaltkreis ausgebildet werden.
Wie bereits beschrieben, wird in dem Fall, daß als Nebenkanalsignale die Signale TT + kTQ und TT — kTQ verwendet werden, die Schwebungsverzerrung vom Signal TQ als der gegenphasigen Komponente dieser Nebenkanalsignale gebildet. Im Ergebnis kann die Schwebungsverzerrung erheblich vermindert werden, wenn man das Signal TQ in solchen Frequenzbereichen klein oder zu Null macht, in denen die relative Phasenabweichung an sich groß wäre und daher leicht eine Schwebungsverzerrung auftreten könnte.

Ein Aufnahmesystem, das unter Beachtung dieser Gesichtspunkte aufgebaut ist. wird in dem Blockdiagramm der F i g. 10 wiedergegeben.

Von den Signalen TL TR. TTund TQ, die von einem Kodierer 2 abgegeben werden, wird das Signal TQ über ein Hochpaßfilter 12 einem Matrixschaltkreis 10 zugeführt Da das Hochpaßfilter 12 eine Phasencharakteristik aufweist, sind in diesem Falle für die anderen Signale TL, TR und TTjeweils Phasenentzerrer 13a, 136 und 13c vorgesehen, um zwischen allen Signalen eine günstige Phasenbeziehung aufrechtzuerhalten. Die Frequenzspcktren der Signale TL TR, TTund TQ, die dem Matrixschaltkreis zugeführt werden, sind in F i g. 11 dargestellt. Die Signale TL und TR enthalten alle Frequenzkomponenten des Bandes, die zur Wiedergabe des Schallfeldcs erforderlich sind, während die Signale TTund TQdie Minimum-Frequenzkomponenten umfassen. Außerdem ist beim Signal TiQ der Niederfrequenzbereich abgeschnitten. Selbst bei einem derart abgeschnittenen Niederfrequenzbereich des Signals TQ ergibt sich keine Beeinträchtigung der akustischen Wahrnehmung hinsichtlich der Positionierung von tiefen und hohen Tönen. Im übrigen kann ein 4-Kanal-Stereo-Effekt mit praktisch großer Trennungscharakteristik sogar lediglich bei Verwendung der Signale TL TR und TTerwartet werden.

Das in F i g. 10 dargestellte Aufnahmesystem ist nicht nur zur Anwendung im UM-System oder im diskreten 4-KanaI-Stereosystem geeignet, sondern auch im sogenannten Matrixsystem, das nur mit einem Hauptkanalsignal einen 4-Kanal-Effekt hervorruft und weiterhin durch das Hinzufügen zweier Nebenkanalsignale abgewandelt ist.

Anstatt den Teil des Niederfrequenzbereiches des Signals TQ, der Schwebungsverzerrungen hervorruft, abzuschneiden, kann auch ein Begrenzer 14 eingesetzt werden, wie er in F i g. 12 dargestellt ist Der Begrenzer 14 begrenzt den Pegel des Signals TQ, wenn es auf einen vorgegebenen Wert angehoben wird oder hinreichend groß wird, um Schwebungsverzerrungen zu bilden. Da der Begrenzer 14 den besagten Anteil des Niederfrequenzbereicb.es des Signals TQ nicht vollständig abschneidet, können die Wirkungen hinsichtlich einer wirklichkeitsgetreuen Empfindung und hinsichtlich dos Richtungssinns und ähnlicher Effekte vor einer Beeinträchtigung fast vollständig bewahrt werden.

Eine Schallplatte, die mit Hilfe eines in F i g. 10 oder F i g. 12 dargestellten Aufnahmesystems hergestellt ist.

—r

eins zusätzlich die Hochpaßfilter 12 und die Phasen^ntzerrer 13a, 13ö und 13c oder die Begrenzer 14 umfaßt,
kann mittels eines Wiedergabesystems der F i g. 9 abgespielt werden.

Kig. 13 zeigt in Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 12, daß das Nebenkanalsignal TQ, bevor es zu
dem Matrixschaltkreis 13 gelangt, einen Entzerrer 15 zu passieren hat. Im Ergebnis verschiebt sich hierdurch der
Bereich der Modulationskurve, der die Linie 32 — die Grenze für Schwebungsverzerrungen — übersteigt, zu 5 einem Bereich niedrigerer Frequenzen; dadurch werden die Schwebungsverzerrungen verringert.

Ein Wiedergabesystem für eine Schallplatte, auf der ein Signal mit Hilfe des in F i g. 13 dargestellten Aufnahmcsystems aufgezeichnet ist, ist in Fig. 16 wiedergegeben. Dort wird ein Signal TQvon einem Matrixschaltkreis
abgeleitet und einem Entzerrer 29 zugeführt, der eine zur Charakteristik des Entzerrers in Fig. 14 inverse
Charakteristik aufweist. Das in diesem Entzerrer 29 korrigierte Signal TQ wird einem Dekodierer 24 zugeführt. io

Abschließend ist darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur bei einem UM-System, sondern auch bei
einem CD-4-System und ähnlichen Systemen zur Erzielung der gleichen Vorzüge Anwendung finden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufzeichnung von vier Kanalsignalen auf den beiden Seitenwänden der Rille einer Schallplatte,

— bei dem zwei Hauptkanalsignale jeweils mit einer der RIAA-Norm entsprechenden Betonungskennlinie entzerrt werden,

— bei dem zwei Nebenkanalsignale jeweils mit einer Betonungskennlinie entzerrt werden und mit den hierdurch erzeugten Signalen zur Erzeugung von zwei winkelmodulierten Nebenkanalsigna.cn ein

ίο Träger winkelmoduliert wird,

— und bei dem jeweils eines der entzerrten Hauptkanalsignale und eines der winkelmodulierten Nebenkanalsignale zur gemeinsamen Aufzeichnung auf einer der Rillenwände miteinander kombiniert werden,