DE2526680B2 - Einrichtung zur Wiederherstellung der Frequenzlage verlangsamt einem elektromechanischen Speichergerät entnommener Informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Unter Aufnahmezeit ist hierbei die Größe desjenigen Zeitraums verstanden, der für die Informationseinspeicherung erforderlich ist, während die Wiedergabezeit die Größe desjenigen Zeitraums bedeutet, innerhalb dessen die gleichen e^;ngespeicherten Informationen dem Gerät entnommen werden können.

Als elektromechanisches Speichergerät kommt in Verbindung mit der Erfindung beispielsweise ein Tonbandgerät, ein Drahttongerät oder eine Schallplatte in Betracht, sofern die Informationen zumindest im wesentlichen im Hörfrequenzbereich liegen. Bei frequenzmäßig vom Niederfrequenzbereich abweichenden Informationen ist die Erfindung gleichermaßen auf diesem abweichenden Frequenzbereich angepaßte, an sich bekannte elektromechanische Speichergeräte anwendbar.

Insbesondere bei der Benutzung von Diktiergeräten besteht häufig das Bedürfnis, die auf einen Tonträger aufgenommene Information langsamer anzuhören als sie aufgenommen wurde. Bei den bisher weitverbreiteten Geräten führt das zu einer Verschiebung der Tonlage, die z. B. bei halber Wiedergabegeschwindigkeit kaum noch verständlich ist. Bei elektromechanischen Speichergeräten sind daher bereits Lösungen bekanntgeworden, die dieses Problem zwar mehr oder weniger ausschalten, die jedoch sehr teuer und/oder unbefriedigend in der Wiedergabequalität sind. Erinnert sei in diesem Zusammenhang an Tonbandmaschinen mit rotierendem Tonkopf und an einen Vorschlag in der Zeitschrift ELECTRONICS vom 22.08.1974, Seiten 87-94.

Aus der Zeitschrift ELECTRONICS, Dez. 1951, S. 94—97, ist vorwiegend für Sprachstudienzwecke oder zur Erleichterung der Arbeit einer Phonotypistin ein Gerät dieser Art zur zeitlichen Sprachexpansion bekannt, welches ermöglicht, auf einem elektromechanischen Sprachspeicher mit einem bandförmigen oder scheibenförmigen Speicherträger aufgezeichnete Sprachsignale mit der gegenüber der Aufzeichnungsgeschwindigkeit halben Wiedergabegeschwindigkeit abzuhören. Diese Geschwindigkeitshalbierung senkt selbstverständlich die Sprachfrequenzen um eine Oktave gegenüber der Originalfrequenzlage ab, weshalb vor der akustischen Wiedergabe der verlangsamten Sprachsignale in diesem Gerät eine Frequenzkompensation durch elektrische Frequenzverdoppelung erfolgt

Im Prinzip ist die Frequenzkompensation (Frequenz-Verdoppelung) auch bei der Aufzeichnung anstelle bei der Wiedergabe durchführbar, sofern die obere Grenzfrequenz des Sprachspeichers hierzu ausreichend hoch liegt.

Durch diese Frequenzkompensation müßte im Idealfall die expandierte, also verlangsamte Sprache klanglich mit der Originalsprache übereinstimmen, was in der Praxis aber nicht der Fall ist.

Einer dieser Unterschiede äußert sich nach Angaben des Autors der referierten Literaturstelle in einer akustisch und spektrographisch nachweisbaren Absenkung der mittleren Tonlage der Sprachmelodie durch Halbierung der Grundfrequenz, die bei der menschlichen Bildung von Spradilauten durch die Anspannung und Lockerung der Stimmbänder erzeugt wird. Diese Tonlagenverschiebung, die auf die Grundfrequenz beschränkt ist, erschwert aber nur wenig die Sprachverständlichkeit.

Zur Frequenzkompensation sind bei diesem bekannten Gerät außerordentlich aufwendige Maßnahmen getroffen.

Das Sprachfrequenzband wird nämlich in eine möglichst große Vielzahl, z. B. zehr» Teilfrequenzbänder aufgespalten und über eine gleiche '■ 'ielzahl zueinander paralleler Signalkanäle mit den To;-^Crequenzbändern entsprechenden Durchlaßbereichen gleitet. Mit steigender Frequenzbandaufspaltung soll im Prinzip die Sprachverständlichkeit der verlangsamten Sprache steigen.
Jeder Signalkanal besitzt eingangsseitig einen Bandpaß mit einem geringeren Durchlaßbereich als einer Oktave. Dem jeweiligen Eingangsbandpaß folgt in jedem Kanal ein Frequenzverdoppler und diesem wiederum je ein Ausgangsbandpaß. Die Mittenfrequenz und die Bandbreite der Ausgangsbandpässe sind jeweils gleich dem doppelten Wert des Eingangsbandpasses im gleichen Signalkanal gewählt.

Die Ausgangsbandpässe unterdrücken die Differenzfrequenzen, die neben den Summenfrequenzen durch die Wirkung des jeweiligen Frequenzverdopplers entstehen, sobald innerhalb des Durchlaßbereiches seines zugehörigen Eingangsbandpasses mehr als eine Eingangsfrequenz auftritt, womit bei Sprachlauten ja immer zu rechnen ist.

Zur Vermeidung des Nachteils der vorstehend beschriebenen Geräteausführung, der im Filter- und Frequenzvqrdoppleraufwand — bedingt durch die im Niederfrequenzbereich erforderlichen großen Induktivitäten — liegt, ist in der angegebenen Literaturstelle die zusätzliche Anwendung des Superhet-Prinzips beschrieben.

Hierzu wird das niederfrequente Sprachfrequenzband in den langwelligen Hochfrequenzbereich transformiert. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das mit der verlangsamten Wiedergabegeschwindigkeit abgespielte Sprachfrequenzband zwischen 50 und 2500 Hz nach dem Amplitudenmodulationsverfahren mittels eines Brückenmodulators mit Trägerunterdrükkung einem Träger von 17,5OkHz aufmoduliert; von den sich dabei ergebenden Seitenbändern wird allein dasjenige zwischen 17,55 und 20,00 kHz zur Weiterverarbeitung benutzt und hierzu einer Vielzahl zueinander paralleler Kanäle zur frequenzbandselektiven Frequenzverdoppelung zugeführt, anschließend in einem

frequenzabgestimmten Kreis zusammengefaßt und daraufhin unter Verwendung der zweiten Harmonischen (35 kHz) des Modulationsoszillators (17,5OkHz) demoduliert, um das zeitexpandierte Niederfrequenzsignal akustisch wiedergeben zu können.

Der Autor dieser Vorveröffentlichung begründet nun sein durch die Erfindung überwundenes Vorurteil, ein praktisch nach den vorbeschriebenen Prinzipien aufgebautes Gerät müsse etwa zehn frequenzselektive Frequenzverdopplerkanäle zur Sprachfrequenz-Bandaufspaltung besitzen und damit einen erheblichen Aufwand in Kauf nehmen, um eine ausreichende Wiedergabequalität zu gewährleisten. Er schlägt folgende Dimensionierung vor:

Kana!-Nr.	Mittenfrequenz	Bandbreite
1	17,60OkHz	100 Hz
2	17,725 kHz	150Hz
3	17,875 kHz	!50Hz
4	18,05OkHz	200Hz
5	18,275 kHz	250Hz
6	18,525 kHz	250Hz
7	18,80OkHz	300Hz
8	19,10OkHz	300Hz
9	19,45OkHz	400Hz
10	19,90OkHz	500Hz

Die Erfindung löst sich von dieser vermeintlichen Notwendigkeit eines erheblichen technischen und damit wirtschaftlichen Aufwands. In der DT-PS 9 68 264 ist diesbezüglich bereits das Streben nach Reduzierung der notwendigen Filteranzahl und damit nach Verringerung des Aufwandes angegeben, indem das Sprachband in höchstens sieben Teilbänder aufgeteilt wird, vorzugsweise in fünf Teilbänder; der durch die Erfindung erreichte Fortschritt ist hierdurch jedoch noch nicht erzielt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Verwendung eines Frequenzverdopplers mit möglichst rein quadratischer Arbeitskennlinie, die beim vorbeschriebenen Stand der Technik nicht vorgesehen ist, diese Frequenzbandaufteilung überhaupt überflüssig ist und statt dessen ein einziger Frequenzverdopplerkanal zumindest im Sprachfrequenzbereich zur ausreichenden Qualitätssicherung genügt.

Demzufolge löst die Erfindung die ihr zugrunde liegende Aufgabe der Vereinfachung des vorbeschriebenen Gerätes durch die im Patentanspruch angegebene Maßnahme.

Frequenzverdoppler mit ausreichend quadratischer Arbeitskennlinie sind heute handelsüblich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und ihrer Weiterbildungen sind der nun folgenden Beschreibung und der Abbildung entnehmbar.

Die Abbildung zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Informationen, vorwiegend Sprache, in normaler Tonlage auf den Tonträger eines Tonbandgerätes bei normaler Aufnahmegeschwindigkeit vo des Tonträgers aufgenommen werden. Der Frequenzbereich liegt beispielsweise zwischen 0,1 und 7,0 kHz. Sofern erwünscht, können nach der Aufnahme die Informationen mit normaler Tonträgergeschwindigkeit να in Originalzeit in üblicher Weise wiedergegeben werden. Hierzu werden gemäß dem gezeigten Blockschaltbild die Schalter am Ausgang des Tonbandgerätes bzw. am Eingang des rechts in der Abbildung dargestellten Lautsprechers in die nicht gezeigten Stellungen geschaltet, so daß der erwähnte Lautsprecher unmittelbar am Geräteausgang des Tonbandgerätes angeschlossen ist.

Wird eine Verdoppelung der Wiedergabezeit gewünscht, so läßt man den Tonträger des Tonbandgerätes mit halber Wiedergabegeschwindigkeit laufen,

ίο wobei die Frequenzlage der eingespeicherten Informationen um den Faktor 2 reduziert wird. Im vorerwähnten Beispielsfall geht daher die Frequenzlage von ursprünglich 0,1 bis 7,0 kHz auf 0,05 bis 3,5 kHz zurück.
Zur Erhaltung der Originalfrequenzlage der Informationen am Geräteausgang, d.h. im gezeigten Beispielsfall am Lautsprecher, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen den bereits erwähnten Umschaltern eine Einrichtung vorgesehen, die ihre Eingangsinformationen nicht lediglich frequenzverdoppelt, sondern zwecks fast völliger Vermeidung ansonsten bei der unmittelbaren Frequenzverdoppelung auftretender Verzerrungsprodukte ihre Eingangsinformation zunächst einem Zwischenfrequenzlräger fr, von z.B. 100 kHz aufmoduliert. Am Eingang dieser Einrichtung verwendet man als Modulationsstule besonders vorteilhaft einen Gegentakt- bzw. Ring- oder Sternmodulator M, dem man einerseits den Zwischenfrequenzträger aus einem Trägerfrequenz-Oszillator und andererseits die dem mit halber Tonträgerge-

jo schwindigkeit <V2 laufenden Tonbandgerät entnehmbaren Signale über den einen der zwei vorerwähnten Schalter zuführt, die sich nunmehr in der gezeigten Stellung befinden. Hierbei wird eine Amplitudenmodulation mit nicht zu großem Modulationsgrad durchgeführt. Die Trägerfrequenz am Modulatorausgang ist bei Anwendung eines Gegentakt- bzw. Ring- oder Sternmodulators unterdrückt. Zweckmäßig wird durch ein nachfolgendes Einseitenbandfilter auch eines der Seitenbänder unterdrückt. Das verbleibende Seitenband wird nach Verstärkung in einem Frequenzverdoppler I frequenzverdoppelt. Dieser Frequenzverdoppler besitzt eine möglichst reine quadratische Arbeitskennlinie.

Gleichzeitig wird der Zwischenfrequenzträger mittels eines Frequenzverdopplers Il frequenzverdoppelt, der prinzipiell mit dem Frequenzverdoppler I übereinstimmt. In beiden Frequenzverdopplern sind Filter I bzw. II vorgesehen, um Störfrequenzen zu unterdrükken.

Mittels eines Einseitenband-Demodulators, wie er aus

so der Einseitenbandtechnik an sich bekannt ist, erfolgt im gezeigten Beispielsfall die Demodulation auf das Sprachband, d. h. die Rückgewinnung der Original-Frequenzlage der wiederzugebenden Informationen, die nach Passieren eines NF-Verstärkers über den an seinem Ausgang in der gezeigten Stellung befindlichen Schalter zum dargestellten Lautsprecher gelangen.

Die Signalverzerrungen (Klirrfaktor) der wiedergegebenen Informationen sind bei fachgerechter Dimensionierung der gezeigten Anordnung in solchen Grenzen haltbar, daß sie nicht übermäßig störend wirken.

Wie besonders deutlich aus dem anhand der Abbildung beschriebenen Ausführungsbeispiel hervorgeht, setzt die Erfindung lediglich ein handelsübliches elektromechanisches Speichergerät voraus, das beispielsweise ein Tonband-, Drahtton- oder Schallplattengerät ist und auf genau halbe Transportgeschwindigkeit seines Informationsträgers umschaltbar ist. Diese

Voraussetzung ist bei sehr vielen handelsüblichen Gerätetypen erfüllt. Am Speichergerät selbst brauchen prinzipiell keine technischen Änderungen durchgeführt werden, wenn es in Verbindung mit der Erfindung benutzt werden soll. Die im Sinne der Erfindung arbeitende Einrichtung zur Erhaltung der Frequenzlage kann als getrenntes vollelektronisches Gerät ohne mechanisch bewegte Teile vom Laien zwischen den Speichergeräteausgang und dessen Wiedergabeorgan, beispielsweise dessen Lautsprecher, geschaltet werden; selbstverständlich ist die Erfindung auch durch Sonder-

entwicklungen realisierbar, die alle für die Erfindung notwendigen Bausleine zusammen mit den herkömmli chen in einem Gehäuse vereinen.

Anstelle der Amplitudenmodulation am Eingang dei Einrichtung zur Erhaltung der Frequenzlage arr Geräteausgang kann selbstverständlich auch in an siel· bekannter Weise eine Frequenzmodulation mit einen derart kleinen Modulationsindex erfolgen, daß dai Modulationsspektrum im wesentlichen nur je ein< Seitenlinie rechts und links neben der Trägerlinii enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung, die bei Anschluß an ein elektromechanisches Speichergerät für Informationen, z. B. Sprache, deren Frequenzlage bei gegenüber der Aufnahmezeit der Informationen verdoppelter Wiedergabezeit (verlangsamte Entnahme) wiederherstellt, indem die Informationen in ein vorgewähltes Seitenband eines Modulationsspektrums mit unterdrücktem Träger transponiert werden und anschließend eine Frequenzverdoppelung mit nachfolgender Einseitenband-Demodulation erfolgt, d a durch gekennzeichnet, daß zur Frequenzverdoppelung des Seitenbandes ein einziger Frequenzverdoppler (I) vorgesehen ist und daß dessen Arbeitskennlinie möglichst genau quadratisch gewählt ist.