DE2855259A1

DE2855259A1 - Vorrichtung und system zur aufzeichnung von tonfrequenzsignalen auf einem magnetischen aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2855259A1
Application number: DE19782855259
Authority: DE
Inventors: Kenneth James Gundry
Original assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1979-07-05
Also published as: CA1122702A; JPS54106215A; GB2013958B; GB2013958A; AT370901B; FR2413741A1; SE7813317L; DK583278A; NL7812490A; ATA930178A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Aufzeichnung auf magnetischen Medien und insbesondere ein System zum dynamischen Variieren der Aufsprech-Vormagnetisierung, so daß in jedem Moment die Vormagnetisierung für das Spektrum des aufzuzeichnenden Materials besser optimiert ist,als wenn eine feste Vormagnetisierung verwendet wird. Bei der magnetischen Aufzeichnung von analogen Signalen, beispielsweise Tonfrequenz, ist es normal, eine hochfrequente Aufsprech-Vormagnetisierung zu verwenden, um das ansonsten sehr nichtlineare Medium zu linearisieren. Der dem Aufsprechkopf zugeführte Strom besteht dann aus der Addition eines Stroms, der das aufzusprechende, analoge Signal repräsentiert, und einem Vormagnetisierungsstrom-Verlauf, der normalerweise sinusförmig ist, bei einer Frequenz, die mehrmals höher ist als die höchste Frequenzkomponente des analogen Signals. Die Größe des Vormagnetisierungsstroms beinflußt verschiedene Parameter des Aufzeichnungssystems: Geräuschspannungsabstand, Klirrfaktor, Frequenzkennlinie, Empfindlichkeit, Ausgangspegel, Modulationsrauschen und das Auftreten von Drop-outs (momentare Ausfälle im Ausgangspegel aufgrund von Ungleichförmigkeiten des Magnetbandes und seiner Berührung mit dem Aufsprechkopf). Für viele typische Aufsprechsituationen, insbesondere diejenigen,bei denen das Aufzeichnungsmedium eine Kompaktkassette ist, beruht die Hauptüberlegung auf sich widersprechenden Anforderungen zwischen einer Vormagnetisierungsstromgröße, die eine minimale Verzerrung bei tiefen und mittleren Tonfrequenzen zusammen mit minimalen Drop-outs ergibt, und eine kleinere Vormagnetisierungsstromgröße, die einen höheren maximalen Ausgangspegel bei hohen Tonfrequenzen ergibt. Bisher ist der Vormagnetisierungspegel als Kompromiß zwischen den verschiedenen Bandparametern gewählt worden, die sich mit dem Vormagnetisierungspegel verändern. Im Falle der Aufzeichnung auf Kompaktkassetten tritt eine Bandsättigung oder Aussteuerung bei hohen Tonfrequenzen auf, so daß der maximale Ausgangspegel bei hohen Frequenzen begrenzt wird und ein hörbarer Verlust im Hochfrequenzbereich von wiedergegebenen Bändern verursacht wird. Eine Hochfrequenz-Bandsättigung oder -aussteuerung

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bei der Aufzeichnung von Kompaktkassetten kann stark reduziert, wenn auch scheinbar nicht vollständig eliminiert, werden, indem die Aufsprech-Vormagnetisierung für dieses Ergebnis optimiert wird. Wenn auch eine Sättigung bei hohen Frequenzen in Spulentonbandgeräten, die mit professionellen Geschwindigkeiten betrieben werden, beispielsweise 38 cm/sec oder 19 cm/sec, im allgemeinen nicht auftritt, so werden doch der Hochfrequenz-Ausgangspegel und andere Aufzeichnungsparameter solcher Geräte durch Vormagnetisierungsstrompegel verbessert, die niedriger liegen als die allgemein verwendeten Kompromißwerte. Verzerrungen bei tiefen und mittleren Frequenzen, Dropout-Rate und andere Parameter werden jedoch bei solchen geringeren Vormagnetisierungsgrößen verschlechtert.

Da die sich widersprechenden Forderungen zwischen einem Vormagnetisierungspegel, der für optimale nieder- und mittel-frequente Tonaufzeichnungen gewählt ist, und einem Vormagnetisierungspegel,der für optimalen Ton-Ausgangspegel bei hohen Frequenzen gewählt ist, grundlegend für typische Aufzeichnungssituationen ist, und da die Resultate der Wahl in der wiedergegebenen Aufzeichnung so leicht hörbar sind, liegt der Nachdruck in der Anmeldung und den bevorzugten Ausführungsfornen auf der Lösung dieses Konfliktes. Der Fachmann wird jedoch erkennen, daß andere Umstände, insbesondere der Typ des magnetischen Mediums, die effektive Aufsprechgeschwindigkeit oder speziell erwünschte Resultate dafür sorgen können, daß andere Aufzeichnungsparameter größeres Gewicht erhalten.

Die Wahl eines bevorzugten Vormagnetisierungspegels bei irgendeiner bestimmten Frequenz erfordert zwar weiterhin einen Kompromiß, weil die Parameter selbst für eine bestimmte Frequenz dazu neigen, bei unterschiedlichen Vormagnetisierungspegeln optimal zu sein, so kann doch eine erhebliche Verbesserung des Gesamt-BetriebsVerhaltens resultieren, verglichen mit einem Kompromiß-Vormagnetisierungspegel für das gesamte aufzuzeichnende, interessierende Frequenzspektrum. Die Wahl

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des Vormagnetisierungspegels erfordert deshalb Information über das aufzuzeichnende Frequenzspektrum.

Es ist zu erwähnen, daß für jeden Vormagnetisierungsstromwert die Verstärkung des Aufsprechverstärkers und die Entzerrung so eingestellt werden kann, daß der gewünschte Pegel an aufgesprochenem Magnetfluß und die gewünschte Gesamt(Aufsprech-Wiedergabe-)-Frequenzkennlinie erhalten wird, vorausgesetzt selbstverständlich, daß der Eingangspegel nicht so hoch ist, daß sich Band-Nichtlinearität ergibt.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach den Lehren der Erfindung werden diese und weitere Probleme des Standes der Technik bei einem System zur Aufzeichnung auf einem magnetischen Medium überwunden, bei dem die Aufsprech-Vormagnetisierung dynamisch variiert wird, um die Vormagnetisierung für das Spektrum des aufzuzeichnenden Materials besser zu optimieren. Um eine gewünschte Gesamt-Aufsprech-Wiedergabe-Frequenzcharakteristik beizubehalten, können die Aufsprechverstärkercharakteristiken dynamisch variiert werden, wenn die Vormagnetisierung variiert wird.

Insbesondere wird ein Ruhe-Vormagnetisierungspegel vorgesehen, der für ein Frequenzspektrum der aufzuzeichnenden Information im wesentlichen optimiert ist. Die Amplitude der aufzuzeichnenden Information in einem weiteren Frequenzspektrum wird überwacht, und wenn diese Amplitude einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird der Vormagnetisierungspegel gegenüber seinem Ruhewert variiert, um den Vormagnetisierungspegel für das weitere oder andere Frequenzspektrum besser zu optimieren. Zusätzlich können Aufsprechverstärker-Verstärkung und Entzerrung gleichzeitig mit der Vormagnetisierung variiert werden, um eine besser unveränderliche Aufsprech-Wiedergabe-Charakteristik aufrechtzuerhalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung bei einem Tonband-Aufzeichnungssystem verwendet, bei dem der Ruhe-Vormagneti-

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sierungspegel so gewählt ist, daß im wesentlichen die besten Resultate bei tiefen und mittleren Tonfrequenzen erhalten werden. Der Hochfrequenzpegel des aufzuzeichnenden Signals wird überwacht, und wenn er eine vorgegebene Größe übersteigt, wird die Vormagnetisierung gegen ihren Ruhewert herabgesetzt. Da die Vormagnetisierungsänderung die Frequenzkennlinie beeinflußt, werden die Aufsprechverstärker-Verstärkung und die Entzerrung entsprechend geändert, wenn die Vormagnetisierung reduziert wird. Es wird damit eine Gesamt-Verbesserung der auf das Band aufgezeichneten Information erhalten.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Analog-AufZeichnungssystems nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Steuersignal generators des Blockschaltbildes Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines alternativen Steuersignal generators;

Fig. 4 einen Satz Kurvenbeispiele für die Beziehung zwischen Aufsprech-Vormagnetisierungsamplitude-Wiedergabeausgangspegel für Tonaufzeichnung hoher Geschwindigkeit;

Fig. 5 Beispielskurven für die Beziehung Aufsprech-Vormagnetisierungsamplitude-Wiedergabeausgangspegel für Tonaufzeichnung niedriger Geschwindigkeit;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur unabhängigen Steuerung der Aufsprech-Vormagnetisierung in mehrspurigen Aufzeichnungsgeräten;

Fig. 7 ein Teil-Blockschaltbild einer Schaltung, die zur Schaffung einer variablen Vormagnetisierung in einem Tonbandgerät verwendet werden kann;

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Fig. 8 ein Schaltbild einer Schaltung, das zur Schaffung einer variablen Entzerrung in einem Tonbandgerät verwendet werden kann;

Fig. 9A schematisch einen variablen Dämpfer unter Verwendung eines bipolaren Transistors;

Fig. 9B schematisch einen variablen Dämpfer unter Verwendung eines FeIdeffekttransi s tors;

Fig. 10 schematisch einen variablen Dämpfer unter Verwendung eines lichtabhängigen Widerstandes;

Fig. 11 ein teilweise als Blockschaltbild ausgeführtes Schaltbild einer Alternative zur Schaltungsanordnung nach Fig. 7; und

Fig. 12 Kurvenbeispiele für die Wiedergabe-Ausgangspegel-Frequenzkennlinie bei festem Verzerrungswert für mehrere Werte der Vormagnetisierungsamplitude.

Fig. 1 zeigt ein Grund-Blockschaltbild der Erfindung in Verbindung mit einem analogen Aufzeichnungssystem zur Aufzeichnung von Signalen im Tonfrequenzspektrum auf einem magnetischen Medium. Wie bei einem üblichen Bandgerät läuft das Eingangssignal über einen Aufsprechverstärker 1 mit einer Verstärkung und einer Frequenzkennlinie, die durch die Verstärkungs- und Entzerrungskomponenten bestimmt ist, die durch einen Block 2 repräsentiert sind, zu einer Summiereinrichtung 4 und von dort zum Aufsprechkopf 5, der in Aufsprechbeziehung zum magnetischen Medium 7 steht, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel um Magnetband handelt. Ein Hochfrequenz-Oszillator 3 (grob gesprochen eine Größenordnung höher als die höchste aufzuzeichnende Frequenz, typischerweise etwa 100 kHz für Tonbandgeräte) erzeugt den Aufsprech-Vormagnetisierungs-Spannungsverlauf, der über den Summierer 4 ebenfalls dem Aufsprechkopf 5 zugeführt wird. Erfindungsgemäß können jedoch die Aufsprech-Entzerrung und -Verstärkung,durch Block 2 bestimmt, und die Amplitude der durch Block 3 erzeugten Aufsprech-Vormagnetisierung

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mittels eines Steuersignals variiert werden, das durch Block 6 erzeugt wird. Der Wert dieses Steuersignals wird durch das Spektrum und die Amplitude des analogen Eingangssignals in der Weise bestimmt, daß, wenn der hochfrequente Gehalt des Eingangs über einen vorgegebenen Schwellwert steigt, das Steuersignal in der Weise wirkt, daß der Aufsprech-Vormagnetisierungspegel, der durch Block 3 erzeugt wird, gegenüber seinem Ruhewert reduziert wird, so daß die Aufzeichnung hoher Pegel von hohen Frequenzen auf dem Band erlaubt wird, und weiter die Verstärkung und Entzerrung geändert wird, die durch Block 2 eingestellt wird, so daß eine insgesamt flache Aufsprech-Wiedergabe-Frequenzkennlinie und eine konstante Aufsprechempfindlichkeit aufrechterhalten werden. Der Steuersignal generator 6 kann alternativ vom Ausgang des Aufsprechverstärkers 1 statt von dessen Eingang gespeist werden.

Weitere Details des Steuersignal generators 6 sind in Figur 2 dargestellt. Das aufzuzeichnende Signal wird über ein Hochpaßfilter 10 eingespeist, dessen Kennlinie von der Hochfrequenz-Überlast-Charakteristik des Bandes abgeleitet wird, einem Gleichrichter 11 zugeführt. Das resultierende unidirektionale Signal wird in einem Block 12 geglättet und einer Schwellwertschaltung 13 zugeführt, die nur dann ein Ausgangssignal liefert, wenn ihr Eingang einen Wert übersteigt, der einem ursprünglichen hochfrequenten Eingangssignal entspricht, das das Band überlasten würde, wenn die Aufsprech-Vormagnetisierung auf ihrem Ruhewert wäre. Wie oben beschrieben, resultiert das Ausgangssignal von Block 13, das Steuersignal, in einer reduzierten Aufsprech-Vormagnetisierung und verhindert oder reduziert deshalb die überlastung, wobei gleichzeitig die Aufsprechparameter geändert werden, um Änderungen der Gesamt-Frequenzkennlinie und der Empfindlichkeit zu verhindern.

In Tonbandgeräten mit niedriger Geschwindigkeit, beispielsweise solchen, in denen Kompaktkassetten verwendet werden, wird häufig ein Typ eines Rauschreduktionssystems verwendet, das kommerziell als "Dolby B" bezeichnet wird, dessen Kompressor, der während des Aufsprechens verwen-

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det wird, einen Hochpaßfilter, Gleichrichter und Glätteinrichtungen enthält, ähnlich denen, die in Figur 2 dargestellt sind. Es ist deshalb möglich, das Steuersignal für die variable Aufsprech-Vormagnetisierung, die Verstärkung und die Entzerrung vom Dolby-B-Kompressor abzuleiten, wie in Figur 3 angedeutet ist. Die Blöcke 15 bis 23 einschließlich bilden einen normalen Dolby-B-Kompressor. Durch Vergleich der Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Blöcke 15 bis 17 und 19 bis 21 ähnliche Operationen ausführen wie Blöcke 10 bis 12, und daß deshalb ein Steuersignal, das auf die Aufsprech-Vormagnetisierung, die Verstärkung und die Entzerrung wirkt, durch Hinzufügung einer SchwelIwertbestimmschaltung 25 entsprechend Block 13 in Figur 2, und wahlweise einer weiteren Glätteinrichtung 24 erzeugt werden kann.

Die Schwellwertbestimmungsschaltung 24 kann statt dessen vom Ausgang der zweiten Glätteinrichtung 23 gespeist werden, wenn die weitere Glätteinrichtung 25 weggelassen ist.

Verschiedene Steuersignal-Schaltungskonfigurationen sind für den Fachmann ersichtlich, je nach den gewünschten Verfeinerungsgrad und den zulässigen Kosten. In jedem Falle ist die Erzeugung eines Steuersignals lediglich ein Zwischenschritt, wenn dafür gesorgt wird, daß die Aufsprech-Vormagnetisierung und gewöhnlich die Aufsprech-Verstärkung und -Entzerrung in der Weise variiert wird, daß das aufgezeichnete Signal getreuer dem angelegten Signal entspricht, als wenn eine feste Vormagnetisierung verwendet würde. Einige Schaltungen können weniger effektiv sein als andere, aus Kostengründen beispielsweise, resultieren jedoch immer noch in verbesserten Aufzeichnungen.

Zur Erzielung optimaler Resultate sollte die Variation der Vormagnetisierung und anderer Charakteristiken in jedem Kanal eines mehrspurigen Gerätes unabhängig durchgeführt werden, so daß die Modulation der Aufsprechparameter eines Kanals durch Material, das in anderen Spuren aufgezeichnet wird, verhindert wird. Bei der Anwendung auf Stereoauf-

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-sT-

zeichnungen, wo eine erhebliche Korrelation zwischen den in den beiden Spuren aufzuzeichnenden Material vorhanden ist, kann es manchmal zulässig sein, die Aufsprechparameter beider"Kanäle gemeinsam zu modifizieren entsprechend einem Steuersignal, das aus irgendeiner Kombination des Materials in den beiden Kanälen abgeleitet wird, beispielsweise der Summe der Kanäle oder den stärkeren der beiden Kanäle.

Die ideale Funktion der Beziehung der Amplitude des Vormagnetisierungsstroms zum Pegel und Spektrum des aufzuzeichnenden Signals ist komplex, und ist für jeden Typ und jede Marke des Tonbandes unterschiedlich. In Bandmedien, bei denen es einen Wert der Aufsprech-Vormagnetisierung gibt, der eine lineare Aufzeichnung der höchsten Pegel und höchsten Frequenzen erlaubt, die in tatsächlichem Material vorhanden sind, das aufzuzeichnen ist, wobei dieser Wert jedoch kleiner ist als der hohe Wert, der normalerweise verwendet wird, um andere Faktoren des Aufzeichnungsprozesses zu verbessern, sollte die die Vormagnetisierung ändernde Funktion so sein, daß der Arbeitspunkt des Bandes so eingestellt wird, daß dieses immer unterhalb der Sättigung betrieben wird, d. h. daß das Band linear bleibt. Es wird dann gewöhnlich notwendig, variable Aufsprechverstärkung und Entzerrung einzuführen, um die Frequenzkennlinie und die Empfindlichkeit aufrechtzuerhalten, wenn sich die Vormagnetisierungsamplitude ändert. Dieser Zustand gilt beispielsweise für Aufzeichnungen mit 38 und 19 cm pro Sekunde unter Verwendung der NAB- oder CCIR-Aufsprech-Entzerrungs-Normen.

Bei Bandmedien, in denen es keinen Wert der Aufsprechvormagnetisierung gibt, der einen linearen Betrieb mit hochpegligen hochfrequenten Signalen erlaubt, ist eine Sättigung unvermeidbar, und die variable Vormagnetisierung kann die Nicht-Linearität nicht eliminieren, sondern nur deren Ausmaß verringern.

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-ηΤ-

Die die Vormagnetisierung ändernde Funktion sollte dann so sein, daß der Grad der Bandsättigung bis zu einem möglichst hohen Eingangspegel minimiert wird. In diesem Falle bleibt das Bandmedium "unvollkommen", die Unvollkommenheiten werden nur in gewissem Maße reduziert, und die zusätzliche Komplizierung durch variable Entzerrung und Verstärkung kann liberflüssig sein. Diese Gesichtspunkte gelten für Aufzeichnungen mit niedriger Geschwindigkeit, beispielsweise im Kompaktkassettensystem.

Die Ruhe-Aufsprech-Vormagneti sierung, und damit die Ruhe-Aufzeichnungs-Entzerrung und -Verstärkung brauchen nicht diejenigen zu sein, die in einem Gerät unter Verwendung einer festen Vormagnetisierung gewählt worden wämn, da die konventionellen Kompromisse zwischen Hochfrequenzsättigung und anderen Aspekten des Aufzeichnungsverhalten nicht mehr zu gelten brauchen. Im allgemeinen erlaubt eine variable Vormagnetisierung eine höhere Amplitude der Ruhe-Vormagnetisierung, die zu geringerer Verzerrung bei tiefen und mittleren Frequenzen führt. Das kann eine Steigerung der maximalen Aufzeichnungspegel erlauben und in einer Verbesserung des Geräuschspannungsabstandes resultieren.

Figur 4 zeigt, wie die Empfindlichkeit und der maximale unverzerrte Ausgangspegel eines Gerätes mit 38 cm pro Sekunde Bandgeschwindigkeit sich mit der Aufsprech-Vormagneti sierungamplitude für ein typisches Magnetband ändert, das bei einer solchen Geschwindigkeit in einem System verwendet wird, in dem normale NAB- oder CCIR-Aufsprechcharakteristiken verwendet werden. Eine Ruhe-Vormagnetisierungsamplitude "a" kann verwendet werden, um das Aufzeichnen von hohen Pegeln bei tiefen und mittleren Frequenzen zu erlauben. Bei diesem Vormagnetisierungswert ist das maximale Ausgangssignal bei 15 kHz (N) kleiner als das bei tiefen Frequenzen (M), und mit Material, das sehr starke Amplituden bei hohen Frequenzen (helles Material)

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-yc-

enthält, kann Verzerrung auftreten. Wenn die Vormagnetisierung während solcher Passagen beispielsweise auf Amplitude "b" reduziert wird, wird der maximale Ausgangspegel bei hohen Frequenzen erhöht und die Verzerrrung wird reduziert oder verhindert. Wenn die Vormagnetisierung von "a" auf "b" reduziert wird, steigen die Empfindlichkeiten bei 1 kHz und 15 kHz um etwa 1 bzw. 3 dB, und als Resultat ist es erwünscht, die Verstärkung und die Hochfrequenzanhebung im Aufsprechverstärker zu reduzieren, um die Gesamtempfindlichkeit und Frequenz unverändert aufrechtzuerhalten. Der Betrag, um den die Vormagnetisierung reduziert werden soll, hängt davon ab, um wieviel die Hochfrequenzkomponenten des Materials die Hochfrequenz-Maximal-Ausgangspegel-Kurven überschreiten. In einem solchen Gerät mit hoher Geschwindigkeit wird eine Herabsetzung der Vormagnetisierung nur bei sehr strengen Programmanforderungen erforderlich.

Bei Aufzeichnung mit niedriger Geschwindigkeit wird eine Herabsetzung der Vormagnetisierung jedoch erheblich häufiger erforderlich. Figur 5 zeigt eine ähnliche Information wie Figur 4, jedoch für 4,76 cm pro Sekunde (beispielsweise Kompaktkassette). Konventionellerweise schließt die Wahl einer Aufsprech-Vormagnetisierungsamplitude einen Kompromiß zwischen maximalem Ausgangspegel bei tiefen und mittleren Frequenzen und maximalem Ausgangspegel bei hohen Frequenzen ein. Ein typischer Kompromiß ist die Amplitude "c", mit der das maximale Ausgangssignal bei 10 kHz 10 dB kleiner ist als bei 333 Hz. Ein unvermeidbares Resultat ist eine Hochfrequenzsättigung bei hellem Material. Durch Verringerung der Vormagnetisierung entsprechend dem Hochfrequenzgehalt des aufzuzeichnenden Materials kann einem höheren Pegel an hohen Frequenzen Rechnung getragen werden. Beispielsweise erlaubt eine Herabsetzung der Vormagnetisierung auf Pegel "d" die Aufzeichnung von 4 dB stärkeren Signalen bei 10 kHz. Diese Änderung der Vormagnetisierung wird von einem Verlust einer Empfindlichkeit bei niedrigen und mittleren

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- MT-

Frequenzen von etwa 0,5 dB begleitet und einer Erhöhung der · Empfindlichkeit bei 10 kHz von etwa 3 dB; vorzugsweise sollten die Verstärkung und Entzerrung der Aufsprechamplitude entsprechend modifiziert werden. Da es keinen Vormagnetisierungswert gibt, bei dem der maximale Ausgangspegel bei 10 kHz jemals den maximalen Ausgangspegel bei 333 Hz erreicht, der mit der Ruhe-Vormagnetisierung "c" erhalten wird, führt helles Material weiterhin zu Sättigung. Die variable Vormagnetisierung kann die Dauer und den Betrag der Sättigung nur reduzieren.

Eine Messung der Doppelton-Intermodulation-Verzerrung zeigt in ähnlicher Weise den Vorteil einer Veränderung der Aufsprech-Vormagnetisierung. Figur 12 zeigt den Pegel, der auf Kompaktkassettenband für einen festen Anteil (3 %) Intermodulationsverzerrung dritter Ordnung aufgezeichnet werden kann, als Funktion der Frequenz und mit drei verschiedenen Werten der Aufsprech-Vormagnetisierung. Die Kurve a repräsentiert das typische Verhalten, wenn ein fester Kompromißwert der Vormagnetisierung verwendet wird (wie in konventionellen Geräten). Wenn das Eingangssignal große Amplituden bei hohen Frequenzen enthält, kann die Aufsprech-Vormagnetisierung reduziert werden, um eine Aufzeichnung mit erheblich geringerer Verzerrung zu ermöglichen (vergl. Figuren b und c).

Wie oben erläutert worden ist, erfordert im allgemeinen ein Gerät, mit dem gleichzeitig in mehr als einer Spur aufgezeichnet werden kann, eine unabhängige Kontrolle der Aufsprech-Vormagnetisierung für jede Spur. Der Aufsprech-Vormagnetisierungs-Generator, Block in Figur 1, kann dann die in Figur 6 dargestellte Form annehmen. Beispielsweise ein Hauptoszillator 30, der die Hochfrequenzleistung erzeugt, die an den Löschkopf angelegt wird, um das Band von jeder vorangegangenen Aufzeichnung zu befreien, wird mit einer Anzahl spannungsgesteuerter Verstärker 31a, b, c, je einem für je eine Spur,

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verbunden. Eine Anzahl Steuerinformationsgeneratoren, wie sie in Figuren 2 und 3 dargestellt sind, einer für jede Spur, wirkt auf die entsprechenden spannungsgesteuerten Verstärker 31, um ein Signal variabler Amplituden zu erzeugen, das zu einem Ausgangsverstärker 32 läuft, einem für jede Spur. Der Ausgang des Verstärkers 32 ist der variable Vormagnetisierungsstrom, der den Aufsprechkopf zugeführt wird, wie in Figur 1 dargestellt.

Die spannungsgesteuerten Verstärker 31 können alternativ durch variable Dämpfer ersetzt sein,in denen spannungsgesteuerte Widerstände verwendet werden. Wenn die Schaltungskonfiguration so aufgebaut ist, daß die Aufsprech-Vormagnetisierungs-Spannung, an dem Punkt, an dem ihre Amplitude gesteuert wird, klein ist (beispielsweise einige 10 Millivolt) können bipolare oder Feldeffekt-Transistoren (beispielsweise (L bzw. Q₅) als variable Elemente verwendet werden. Figur 9A und 9B zeigen Beispiele. In anderen Fällen, insbesondere wenn die zu steuernde Vormagnetisierungsspannung groß ist (beispielsweise mehrere Volt) kann ein lichtabhängiger Widerstand, beispielsweise aus Kadmiumsulfid oder Kadmiumseienid hergestellte Geräte, dazu verwendet werden, die Vormagnetisierungsamplitude zu variieren; die Steuerspannung wird dann dazu verwendet, die Helligkeit einer Lichtquelle 34 zu ändern, entweder eine Glühlampe oder besser ein Halbleiter, die den lichtabhängigen Widerstand beleuchtet. In einigen Ausführungsformen kann der Vormagnetisierungs-Ausgangsverstärker 32 weggelassen werden, und die Aufsprech-Vormagnetisierung direkt dem Aufsprechkopf über einen lichtabhängigen Widerstand 36 zugeführt werden, wie in Figur 10 dargestellt.

In all diesen Fällen kann der Mechanismus zur Variation der Vormagnetisierung zusätzlich dazu verwendet werden, die Vormagnetisierung am Anfang und Ende einer Aufzeichnung allmählich einzuschalten bzw. abzuschalten, und um verschiedene Werte des Ruhe-Vormagnetisierungsstroms vorzuwählen, um unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten oder -Typen Rechnung zu tragen.

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Bei Ausführungsformen, bei denen es akzeptabel ist, die Vormagnetisierungsamplitude von mehreren Aufzeichnungsspuren gemeinsam zu steuern, besteht eine erheblich einfachere Technik darin, die Stromversorgung für den Vormagnetisierungsoszillator zu variieren. Figur 7 zeigt eine praktische Schaltung, die auf diese Weise arbeitet, und zwar zur Verwendung in einem Stereogerät, das Dolby B-Rauschreduktion enthält. Dioden Dl und D2 speisen das größere der Ausgangssignale der ersten Glätteinrichtung der Dolby-Kompressoren des linken und rechten Kanals an das Gatter eines Feldeffekttransistors Ql, der als Quellenfolger und Pegel schieber arbeitet. Das Signal von der Quelle von Ql wird dem Eingang eines Operationsverstärkers Al zugeführt, der eine invertierende Verstärkung von etwa dem 30fachen bei Null >equenz aufweist und eine weitere Glättung mittels einer Parallelschaltung aus Widerstand R4 und Kondensator Cl im Rückkopplungsweg aufweist; die Zeitkonstante dieser Komponenten beträgt etwa eine ms, erheblich kurzer als die schnellste Anstiegzeit eines Dolby B-Kompressors. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers Al ist mit einem Potential verbunden, das durch einen Spannungsteiler RVl eingestellt ist. Der Verstärkerausgang ist über eine Diode D3 und Widerstand R5 in Reihe mit dem Stromversorgungsanschluß des Vormagnetisierungsoszillators geschaltet, der seine Leistung durch Widerstand R6 bezieht. Unter Ruhebedingungen ist das Ausgangspotential des Verstärkers ausreichend positiv, so daß die Diode D3 gesperrt ist und die Versorgung des Vormagnetisierungsoszillators durch den Wert des Widerstandes R6 bestimmt wird. Wenn Signal pegel und -Frequenzen am Eingang des Gerätes steigen, bewegen sich das Gate und damit die Quelle von Ql in positiver Richtung und damit bewegt sich der Ausgang des Verstärkers Al in negativer Richtung. Die SchwellWertkontrolle RVl ist so eingestellt, daß bei Annäherung an die Bandsättigung bei hohen Frequenzen die Diode D3 in Vorwärtsrichtung belastet wird, so daß der Verstärker Al

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Strom vom Oszillator über Widerstand R5 wegziehen kann, so daß die Versorgüngsspannung für den Oszillator reduziert wird und damit die Aufsprech-Vormagnetisierung. Wenn die Signal pegel allmählich steigen, fällt der Ausgang von Al mehr und zieht mehr Strom weg vom Oszillator, so daß die Aufsprech-Vormagnetisierung progressiv reduziert wird. Schließlich kann der Ausgang von Al nicht weiter negativ werden und ein Minimalwert der Vormagnetisierung ist erreicht.

Eine alternative Schaltung ist in Fig. 11 dargestellt. Wie in Fig. 7 wählen Dioden Dl und D2 das größere der beiden Ausgangssignale der beiden ersten Glätteinrichtungen der DoIby-Kompressoren im linken bzw. rechten Kanal aus. Ein Verstärker A2 verstärkt dieses Signal und verschiebt seinen Pegel um eine Spannung, die durch die Einstellung der Schwellwertsteuerung RV2 festgelegt ist. Wenn der Ausgang des Verstärkers A2 positiv wird, passiert er über eine Diode D4 zum Verstärker A4, der für eine weitere Glättung und zusätzliche Verstärkung sorgt. Die Stromversorgungsspannung für den Vormagnetisierungsoszillator ist die Differenz zwischen der Haupt-Stromversorgung (in diesem Ausführungsbeispiel 15 V) und dem Potential am Ausgang des Verstärkers A3. Wenn sich also die Signale von den Dolby-Kompressoren in positiver Richtung bewegen, wird die an den Vormagnetisierungsoszillator gelieferte Versorgungsspannung reduziert, und damit fällt die Aufsprech-Vormagnetisierungsamplitude. Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers A3 sich der positiven Versorgungsspannung (in diesem Beispiel 8 V) nähert, ist der Verstärker ausgesteuert, so daß eine Grenze für den Herabsetzungsgrad der Vormagnetisierungsamplitude erreicht wird.

Das Verfahren, die Aufsprech-Vormagnetisierung dadurch zu ändern, daß die dem Vormagnetisierungsoszi11ator zugeführte Leistung geändert wird, kann auch verwendet werden, wenn die Vormagnetisierungsvariation für jeden Kanal unabhängig von den anderen Kanälen sein muß. In diesem Falle werden für jeden Kanal getrennte Schaltungen verwendet, beispielsweise der in Fig. 7 oder 11 dargestellten Form. Die Vormagnetisierungsoszillatoren sind normalerweise leicht gekoppelt, so daß sie bei der gleichen Frequenz arbeiten.

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Fig. 8 zeigt ein Verfahren zur Veränderung der Aufsprech-Entzerrung. Der Transistor Q2 ist der Aufsprech-Verstärker mit frequenzabhängiger Rückkopplung im Emitterkreis. Die Dämpfung der auf Reihenresonanz abgestimmten Schaltung aus R8, C2 und Ll wird durch den Widerstand des Feldeffekttransistors Q3 in der Weise variiert, daß, wenn die Steuerspannung für Aufsprech-Vormagnetisierung und -entzerrung, die am FET-Gate liegt, positiver wird, die Dämpfung progressiv erhöht wird, und die Größe der Höhenanhebung, die dem zum Aufsprechkopf durchgelassenen Signal aufgedrückt wird, wird auf diese Weise herabgesetzt.

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Claims

D26 P3 D

Patentansprüche

Vorrichtung zur Aufzeichnung von Tonsignalen auf ein magnetisches Medium, bestehend aus einer Verstärkereinrichtung, die die Tonsignale aufnimmt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf die Tonsignale anspricht und ein Aufsprech-Vormagnetisierungs-Signal erzeugt, das als Antwort auf wenigstens einen vorgegebenen Parameter der Tonsignale variiert, wobei die Erzeugungseinrichtung dafür sorgt, daß das Aufsprech-Vormagnetisierungs-Signal langsamer variiert als Variationen in dem oder den vorgegebenen Parameter(n) der Signale, und eine Einrichtung, die in Aufsprech-Beziehung zum magnetischen Medium steht, um die verstärkten Tonsignale und das variierende Aufsprech-Vormagnetisierungssignal an das magnetische Medium anzulegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf die Tonsignale ansprechende Einrichtung zur Veränderung der Verstärkung und Entzerrung des Verstärkers als Antwort auf den bzw. die vorgegebenen Parameter der Tonsignale.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Parameter die Amplitude der Tonsignale in einem vorgegebenen Frequenzspektrum ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Aufsprech-Vormagnetisierung und die Einrichtung zur Veränderung der Verstärkung und Entzerrung auf den oder die gleichen Parameter ansprechen.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Parameter die Amplitude der Tonsignale in einem vorgegebenen Frequenzspektrum ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Aufsprech-Vormagnetisierungssignals ein Aufsprech-Vormagnetisierungssignal erzeugt, das eine Ruheamplitude hat, wenn die Tonsignale eine kleinere als eine vorgegebene Amplitude in einem vorgegebenen Frequenzspektrum haben, und ein sich von dieser Ruheamplitude unterscheidendes Aufsprech-Vormagnetisierungssignal erzeugt, wenn die Tonsignale eine größere als die vorgegebene Amplitude in dem vorgegebenen Frequenzspektrum haben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Aufsprech-Vormagnetisierungssignals ein Aufsprech-Vormagnetisierungssignal erzeugt, das eine Ruheamplitude hat, wenn die Tonsignale eine kleinere als eine vorgegebene Amplitude in einem vorgegebenen Frequenzspektrum haben, und daß die Einrichtung zur Veränderung der Verstärkung und Entzerrung des Verstärkers eine Ruheverstärkung und eine Ruheentzerrung liefert, wenn die Tonsignale eine kleinere als eine vorgegebene Amplitude in einem vorgegebenen Frequenzspektrum haben, und eine sich von den Ruhewerten unterscheidende Verstärkung und Entzerrung bewirkt, wenn die Tonsignale eine größere als die vorgegebene Amplitude in dem vorgegebenen Frequenzspektrum haben.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Frequenzspektrum im wesentlichen der Teil des Tonsignalfrequenzspektrums ist, der dazu neigen würde, eine Sättigung des magnetischen Mediums zu verursachen, wenn die Aufsprech-Vormagnetisierung ihren Ruhewert hat.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Frequenzspektrum im wesentlichen der Teil des Tonsignalfrequenzspektrums ist, der dazu neigen würde, eine Sättigung des magnetischen Mediums zu verursachen, wenn die Aufsprech-Vormagnetisierung ihren Ruhewert hat.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf die Tonsignale ansprechende Einrichtung zur Veränderung der Entzerrung des Verstärkers als Antwort auf den bzw. die vorgegebenen Parameter der Tonsignale.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, , gekennzeichnet durch eine auf die Tonsignale ansprechende Einrichtung zur Veränderung der Entzerrung des Verstärkers als Antwort auf den bzw. die vorgegebenen Parameter der Tonsignale.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Frequenzspektrum das hochfrequente Spektrum ist.
13. System zur Aufzeichnung von Tonsignalen auf ein magnetisches Medium,

bestehend aus einer Hochfrequenz-Kompressor-Einrichtung, die die Ton-

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signale aufnimmt und /Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals aufgrund der Hochfrequenz-Komponenten des Tonsignals aufweist, um die Hochfrequenzkompression zu steuern, und einer Verstärkernnrichtung, die das komprimierte hochfrequente Tonsignal von der Kompressoreinrichtung aufnimmt, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die weiterhin auf das Steuersignal ansprechen und ein Aufsprech-Vormagnetisierungssignal erzeugen, das sich aufgrund des Steuersignals ändert, und Einrichtungen in Aufzeichnungsbeziehung zum magnetischen Medium, mit denen die verstärkten Tonsignale und das variierende Aufsprech-Vormagnetisierungssignal dem magnetischen Medium zugeführt werden.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Kompressoreinrichtung aus einem Kompressor vom Typ Dolby B besteht.

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15. Vorrichtung zur Aufzeichnung von Analogsignalen auf ein Magnetmedium, bestehend aus einer Verstärkereinrichtung, die die Analogsignale aufnimmt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf die Analogsignale anspricht, um ein Aufsprech-Vormagnetisierungssignal zu erzeugen, das sich aufgrund wenigstens eines vorgegebenen Parameters der Analogsignale ändert, eine Einrichtung, die auf die Analogsignale anspricht, um die Entzerrung der Verstärkereinrichtung aufgrund wenigstens eines vorgegebenen Parameters der Analogsignale zu ändern, und Einrichtungen in Aufzeichnungsbeziehung zum magnetischen Medium zum Anlegen des verstärkten Tonsignals und des sich ändernden Aufsprech-Vormagnetisierungssignals an das magnetische Medium.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf die Analogsignale anspricht, um die Verstärkung des Verstärkers aufgrund wenigstens eines vorgegebenen Parameters der Analogsignale zu ändern.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsprech-Vormagnetisierungs-Erzeugungseinrichtung und die Einrichtungen zur Änderung der Verstärkung und Entzerrung des Verstärkers auf den oder die gleichen vorgegebenen Parameter ansprechen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Parameter die Amplitude der Tonsignale in einem vorgegebenen Frequenzspektrum ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Aufsprech-Vormagnetisierungssignals ein Signal mit einer Ruheamplitude erzeugt, wenn die analogen Signale eine kleinere als eine vorgegebene Amplitude in einem vorgegebenen Frequenzspektrum haben, und ein solches Signal mit einer anderen als der Ruheamplitude erzeugt, wenn das Eingangssignal eine größere als die vorgegebene Amplitude in dem vorgegebenen Frequenzspektrum hat, und daß die Einrichtung zur Veränderung von Verstärkung und

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Entzerrung des Verstärkers für eine Ruheverstärkung und eine Ruheentzerrung sorgt, wenn das Eingangssignal eine kleinere als eine vorgegebene Amplitude in einem vorgegebenen Frequenzspektrum hat, und für eine Verstärkung und eine Entzerrung, die sich von den Ruhewerten unterscheidet, sorgt, wenn das Eingangssignal eine größere als die vorgegebene Amplitude in dem vorgegebenen Frequenzspektrum hat.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Frequenzspektrum im wesentlichen der Teil des Tonsignalfrequenzspektrums ist, der dazu neigen würde, für eine Sättigung des magnetischen Mediums zu sorgen, wenn die Aufsprech-Vormagnetisierung den Ruhewert hat.
21. Vorrichtung nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Kompressoreinrichtung ein variables Frequenzverhalten aufgrund der hochfrequenten Komponenten der Tonsignale hat, so daß das Steuersignal auf Komponenten in den Tonsignalen in einem variablen hochfrequenten Band anspricht.

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