DE929514C - Tonhoehenschwankungsmesser mit gehoerwertrichtiger Anzeige - Google Patents

Description

• Tonhöhenschwankungsmesser mit gehörwertrichtiger Anzeige Bei der Speicherung von Klangbildern sind im Interesse einer naturgetreuen Wiedergabe neben geringen linearen und nichtlinearen Verzerrungen und geringem Störgeräusch der Speichereinrichtung nur geringe Tonhöhenschwankungen zulässig.
• Diese Tonhöhenschwankungen sind auf Verformung der Tonträger und besonders auf ihren nicht gleichförmigen Antrieb zurückzuführen. Abb. Z zeigt als Beispiel den Verlauf einer Tonhö henschwankung. Als Funktion der Zeit t ist die jeweilige beim Abspielen einer bei der Aufzeichnung konstanten Nutzfrequenz f v erhaltene Frequenz f dargestellt. Sie schwankt hier sinusförmig mit einer Schwankungsfrequenz fs und erreicht jeweils nach einer Zeit I extreme Werte von fN ± 4 f.
• 2 fs Es sind MeBverfahren bekannt, um den Betrag dieser Tonhöhenschwankungen objektiv ermitteln zu können. Bevorzugt werden direkt anzeigende MeB-einrichtungen verwendet, die in Verbindung mit einer Testaufzeichnung die durch ungleichförmigen Tonträgertransport entstandenen Tonhöhensch"s-aiikungen von Wiedergabegeräten nach dem Nadelton-, Lichtton- oder Magnettonverfahren zu messen gestatten. Diese Geräte erfassen üblicherweise Tonhöhenschwankungen mit Schwankungsfrequenzen fs von 0 bzw. einigen zehntel Hz bis herauf zu etwa Zoo Hz, wie sie bevorzugt durch mechanische Unvollkommenheiten der Tonträgerantriebe verursacht «-erden. Sie zeigen entweder den Maximalwert df""" der Abweichung oder ihren Effektivwert an, wobei für sinusförmigen Schwankungsverlauf Afeff= o,7Af,nu. ist. Im praktischen Bedarfsfalle unbekannten, nicht sinusförmigen Schwankungsverlaufen werden also nach beiden Methoden unterschiedliche und nicht vergleichbareErgebnisse erhalten.
• Die mit den verschiedenen Geräten erhaltenen lleßergebnisse gestatten darüber hinaus noch kein Urteil über die bei subjektiver Beurteilung des Klangbildes wahrnehmbaren Tonhöhenschwankungen. Aus diesem Grunde wurden umfangreiche Untersuchungen über die Wahrnehmbarkeit von Tonhöhenschwankungen durch das menschliche Ohr durchgeführt. Sie vermittelten die Erkenntnis, daß Tonhöhenschwankungen mit Schwankungsfrequenzen f s < 4 Hz entsprechend dem Spitzenwert 4f"22,1. der Schwankung wahrgenommen «-erden und daß bei höheren Schwankungsfrequenzen die Empfindlichkeit proportional verläuft, wie dies in Abb. 2 dargestellt ist. Zur Beurteilung der subjektiven Störwirkung einer Tonhöhenschwankung ist es daher erforderlich, die spektrale Zusammensetzung der Schwankungsfunktion zu ermitteln, die auf die einzelnen Frequenzen entfallenden Anteile entsprechend der in Abb.2 dargestellten Empfindlichkeitsfunktion zu bewerten und die so erhaltenen Reize zu summieren. Abb. 3 stellt als Beispiel einen dreieckförmigen Schwankungsverlauf dar. In Abb. 4 ist seine spektrale Zusammensetzung und die Korrektur entsprechend der frequenzabhängigen subjektiven Empfindlichkeit dargestellt. Der erhebliche Aufwand für die Analyse der Schwankung und die erforderliche Rechenarbeit ist offensichtlich.
• Die erwähnten Untersuchungen haben weiter ergeben, daß die Wahrnehmbarkeit eines Schwankungsvorganges gegebenen zeitlichen Verlaufes unabhängig von der Nutzfrequenz f .v ist.
• Die bekannten Ausführungsformen von Tonhöhenschwankungsmessern gestatten die Feststellung des Effektivwertes oder Augenblickwertes von Tonhöhenschw ankungen. In einzelnen Fällen sind sie mit einfachen Analysiereinrichtungen versehen, die insbesondere den Anteil der Teilschwankungen mit Netzfrequenzen erkennen lassen. Eine der subjektiven Störwirkung entsprechende Bewertung kann nur rechnerisch nach durchgeführter Analyse des Frequenzspektrums durchgeführt werden. Mit den bekannten Einrichtungen ist daher eine unmittelbare Ermittlung der Störuirkung von Tonhöhenschwankungen nicht möglich.
• Aus den geschilderten Erkenntnissen heraus wird vorgeschlagen, zur Beurteilung der subjektiven Wahrnehmbarkeit von Tonhöhenschwankungen einen Tonhöhenschwankungsmesser zu verwenden, der den Augenblickswert der Frequenzschwankungen erfaßt und die in Abb.2 dargelegte frequenzabhängige Bewertung der einzelnen Schwankungsanteile vornimmt, so daß die Anzeige des Gerätes unmittelbar ein Maß für die subjektive Wahrnehmbarkeit von Tonhöhenschwankungen ist.
• Die Einrichtung zur Bewertung der Tonhöhenschwankungen nach ihrer Wahrnehmbarkeit soll im wesentlichen darin bestehen, daß die Schwankungskomponenten, die eine Frequenz von 4 Hz und mehr aufweisen, mit einem Faktor bewertet werden, der umgekehrt proportional der Quadratwurzel aus ihrer Frequenz ist. Eine solche Einrichtung kann aus einem elektrischen Netzwerk entsprechenden Frequenzganges in einem geeigneten Stromkreis des Tonhöhenschwankungsmessers bestehen, aber auch in Anordnungen, die infolge ihrer mechanischen Impedanz den Ausschlag des Meßwerkes des Anzeigeinstrumentes entsprechend beeinflussen. Im einfachsten Falle wird die Bewertung durch eine Widerstand-Kondensator-Kombination bewirkt, die gegebenenfalls in Verbindung mit der Impedanz der speisenden Quelle, der Impedanz der belastenden Meßeinrichtung und den mechanischen Resonanzeigenschaften desAnzeigeinstrumentes die vorgesehene Frequenzbewertung bewirkt.
• Da für die Auffindung der zu Tonhöhenschwankungen führenden Ursachen eines Tonträgerantriebs eine gewisse Analysiermöglichkeit erwünscht ist, wird weiter vorgeschlagen, das erwähnte frequenzbestimmende Glied des Tonhöhenschwankungsmessers abschaltbar auszuführen, so daß ein solches Gerät eine Analogie zu den bekannten Schalldruck- und Lautstärkemessern darstellt.
• Eine praktische Ausführungsform der geschilderten Meßeinrichtung ist in Abb.5 dargestellt. Die zu untersuchende, durch Abspielen eines Testbandes erhaltene schwankende Nutzfrequenz f wird einer Reihenschaltung zugeführt, die aus dem auf die Sollfrequenz abgestimmten Schwingungskreis Cl-L, und dem Ohmschen Widerstand R1 besteht. Die beiden Spannungen U1 und LT.., sind bei Übereinstimmung der zugeführten Frequenz f mit der Sollfrequenz in Phase. U1 wird über den Trennverstärker V1 verstärkt, U. über den zusätzlich einen go°-Phasenschieber enthaltenden Trennverstärker V.. Die verstärkten Ausgangsspannungen werden einer Phasenmeßbrücke zugeführt, die aus den Widerständen R.',, R, R,l, R,, und den Gleichrichtern G1, und Gl, besteht. An R,1 und RS treten bei go--Phasenverschiebung der Ausgangsspannungen von V1 und V, gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtete Spannungen auf; bei anderer Phasenlage, also bei Abweichung der Frequenz f von der Sollfrequenz, erscheint eine Differenzspannung an R,1, R5. Diese Spannung wird der Meßeinrichtung J zugeführt. Hierfür wird entweder ein Gleichstrominstrument genügend hoher Eigenfrequenz mit Nullpunkt in Skalenmitte verwendet, dessen Maximalausschläge den Spitzenwerten der Frequenzabweichung entsprechen, oder eine Impulsmesserschaltung, die einen Gleichrichter und Ladekondensator solcher Zeitkonstante im Ladekreis enthält, daß wiederum der Spitzenwert angezeigt wird. Parallel zur Meßeinrichtung J liegt ein frequenzbestimmendes Glied F, das eine Frequenzabhängigkeit der Meßeinrichtung entsprechend dem in Abb.2 gezeigten Verlauf bewirkt. Der erforderliche Frequenzgang kann beispielsweise auch durch eine einfache Widerstand-Kondensator-Kombination C.-R, unter Zusammenwirkung mit dem Innenwiderstand (R4, R5 usw.) der Phasenmeßbrücke und dem Verbraucherwiderstand der Meßeinrichtung J und ihrer eventuellen Resonanzfrequenz erhalten werden. Durch einen Schalter S kann das frequenzbeeinflussende Glied F abgeschaltet werden.

Claims (1)

1. PATENTANsi>>;C cIir: i. Anordnung zur gehörwertrichtigen Anzeige der Starwirkung von Tonhöhenschwankungen im Hörbereich mittels einer Einrichtung, die den Augenblickswert der Frequenzabweichung von einer Sollfrequenz zu ermitteln gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltelemente vorgesehen sind, die die Anzeige der Schwankungsamplituden von einer Frequenz von etwa .I Hz an aufwärts etwa umgekehrt proportional der Quadratwurzel aus der Schwankungsfrequenz herabsetzen. ;. Anordnung zur gehörwertrichtigen Anzeige der Störwirkung von Tonhöhenschwankungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Herabsetzung der Anzeige für höhere Schwankungsfrequenzen durch eine Widerstand-Kondensator-Kombination geschieht, die in Verbindung mit der Impedanz der speisenden Quelle, der Impedanz der belastenden Meßeinrichtung und gegebenenfalls mit den mechanischen Resonanzeigenschaften des Anzeigeinstrumentes die erforderliche Frequenzbewertung bewirkt. 3. Anordnung zur gehörwertrichtigen Anzeige der Störwirkung von Tonhöhenschwankungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente zur Herabsetzung der Anzeige für höhere Schwankungsfrequenzen abschaltbar angeordnet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 86o 112, 742 68g.