Verfahren zur Schallaufzeichnung auf einen magnetisierbaren Schallträger. Die Wiedergabe von .Schallaufzeichnun gen auf magnetisierbare Schallträger (insbe sondere Stahldraht, Stahlband und magneti- sierbarer Film) ist nach dem heutigen Stand der Technik mit einem störenden Grundge räusch behaftet. Die Ursache dieses Störge räusches liegt in .den Unregelmässigkeiten des magnetischen Schallträgers. Man ist daher beim Herstellungsprozess von Stahlbändern und magnetisierbaren Filmen bemüht, das Endprodukt so homogen wie möglich zu ge stalten.
Insbesondere beim magnetisierbaren Film kann ein Vergleich der theoretischen Berech nung mit den experimentell erhaltenen Wer tendes Störgeräusches nicht durch die Korn grösse der magnetisierbaren Schicht erklärt werden. Das gemessene Störgeräusch liegt ganz erheblich über .den theoretisch zu erwar tenden Werten. Diese Diskrepanz kann in fol gender Weise erklärt werden: Im Idealfall erfolgt eine homogene Magnetisierung des Schallträgers dadurch, dass sich die Moleku- larmagnete der magnetisierbaren Schicht un ter dem Einfluss des aufgeprägten Magnet feldes gleichartig orientieren.
Die Wieder gabe eines solchen magnetischen Schallträ gers kann nur ein Grundgeräusch enthalten, welches der magnetischen Korngrösse ent spricht und, wie oben erläutert, wesentlich kleiner ist als .die experimentell tatsächlich festgestellten Grundgeräusche.
Die magnetischen Schallträger besitzen jedoch nicht die Eigenschaft, dass sich unter dem Einfluss des aufgeprägten magnetischen; Feldes alle Molekularmagnete in idealer Weise orientieren. Die einzelnen Moleküle bezw. Molekülgruppen setzen vielmehr den orientierenden Kräften des aufgesprägten Magnetfeldes einen verschieden starken Wi derstand entgegen und verharren. nach Ver lassen des magnetischen Feldes in einer Orien tierung, die von dem vollständig geordneten Ideallfall abweicht.
Die- .Wiedergabe eines solchen Schallträgers ist mit einem höheren Störgeräusch behaftet, welches von den Stö rungsstellen der nicht ideal orientierten Mo leküle oder Molekülgruppen herrührt.
Aus experimentellen Untersuchungen kann geschlossen werden, dass die der vollkomme nen Orientierung der Molekularmagnete ent gegenwirkenden Kräfte mindestens teilweise auf die mechanische Lagerung,der Moleküle oder Molekülgruppen innerhalb der kristal linen Struktur eines metallischen, magneti- sierbaren Schallträgers oder innerhalb des Bindemittels eines magnetisierbaren Films zu suchen sind.
Der Einfluss des Bindemittels trifft besonders für Tonträger zu, bei denen auf einer unmagnetischen Trägerschicht aus Sicherheitsfilm eine feinkörnige magnetisier- bare Schicht mit Hilfe eines Bindemittels aufgebracht ist.
Der magnetische Aufzeichnungsvorgang geht üblicherweise so vor sich, dass der ab laufende Tonträger zunächst einem stark magnetischen Gleichfeld ausgesetzt wird, welches einerseits die Löschung etwa schon vorhandener magnetischer Aufzeichnungen bewirkt und anderseits den Schallträger bis zur Sättigung magnetisiert. Das so vorbe handelte Band läuft nunmehr am Sprechkopf vorbei.
Dieser prägt dem Schallträger einer seits eine der Löschmagnetisierung entgegen gesetzte Magnetisierung solcher Stärke auf, dass der günstigste Arbeitspunkt auf der magnetischen Kennlinie erreicht wird, und bewirkt gleichzeitig die Wechselmagnetisie- rung des Schallträgers im Rhythmus der auf zuzeichnenden Tonfrequenzspannungen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ein magnetisches Schallaufzeichnungsverfah- ren zu entwickeln, bei welchem eine Homoge nisierung der magnetischen Eigenschaften des Schallträgers, das heisst eine Unterdrük- kung der einer gleichartigen Orientierung der Molekularmagnete entgegenwirkenden Kräfte und damit einer Beseitigung von nichtidealer Orientierung herrührenden Störgeräusche er zielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungs gemäss dadurch gelöst, dass man mittels des Sprechkopfes neben den zur Aufzeichnung gelangenden Tonfrequenzströmen gleichzeitig einen Wechselstrom mit einer oberhalb des aufzuzeichnenden Tonbereiches liegenden Frequenz auf den Schallträger einwirken lässt, der den durch Reibungskräfte in ihrer Bewegungsfreiheit gehemmten oder vororien- tierten Molekularmagneten die erforderliche Beweglichkeit verleiht,
so dass sie beim Ver lassen des Sprechkopfes unter dem Einfluss der aufzuzeichnenden Tonfrequenzspannung homogen orientiert sind. Es ist wesentlich, dass diese Hochfrequenzbehandlung des Schall trägers im Sprechkopf selbst vorgenommen wird, damit die homogenisierende Wirkung unmittelbar gleichzeitig mit der aufzuzeich nenden Tonfrequenzspannung auftritt.
Im folgenden werden Ausführungsbei spiele des erfindungsgemässen Verfahrens er läutert.
Gemäss einer ersten Ausführungsform wird der Ilochfrequenzstrom den aufzuzeich nenden Tonfrequenzströmen überlagert und ' der resultierende Strom dem Sprechkopf zu geführt.
Es lässt sich experimentell zeigen, dass .die Anwendung dieses Verfahrens, insbesondere bei magnetisierbaren Filmen eine' Senkung' des Störgeräusches um 12 db bewimken kann. Gleichzeitig ist eine gewisse, freilich erheb lich geringere Schwächung der aufgezeichne ten Nutzamplitude festzustellen.
Dieser Ein fluss kann jedoch kompensiert werden durch eine Verstärkung der tonfrequenten Auf- zeichnungsströme. Es hat sich sogar gezeigt, dass bei Anwendung dieses Verfahrens eine Erhöhung der aufgezeichneten Nutzampli tude über das normale Mass hinaus möglich ist, ohne dass die nichtlinearen Verzerrungen stärker anwachsen.
Es ist experimentell sichergestellt, dass die bewirkte Senkung des Grundgeräusches, zusammen mit der zuläs sigen Erhöhung des Nutzpegels der Aufzeich nung, eine Erhöhung des Lautstärkeumfan- ges von mindestens 16 db ergeben kann, wo bei zu erwarten ist, dass durch geeignete Wahl der zusätzlich zugeführten Hoch frequenz dieser Verbesserungsfaktor noch er höht werden kann.
Der Iautstärkeumfang der magnetischen Aufzeichnung üblicher Art liegt in der Gegend von 40 @db. Durch An wendung dieses Verfahrens kann ein Laut stärkeumfang von mindestens 56 db erreicht werden, womit -das magnetische Schallauf zeichnungsverfahren die Güte der hochwerti gen andern Schallaufzeichnungsverfahren er reicht oder überschreitet.
Aus experimentellen Untersuchungen ist bekannt, dass sehr hohe Frequenzen, deren Wellenlänge mit der Spaltbreite vergleichbar wird, mit steigender Amplitude eine entspre chende Verschiebung der mittleren remanen- ten Induktion auf dem Schallträger bewirken c (s. H. Lübeck: "Magnetische Schallaufzeich nung mit Filmen und Ringköpfen", "Aku- stische Zeitschrift", 2. Jahrgang; Heft 6, No vember 1937, insbesondere Seite 279).
Bei Anwesenheit der hohen Frequenz im _ Sprech kopf tritt demgemäss eine Verlagerung des Arbeitspunktes ein. Um den zur Verfügung stehenden linearen Teil der magnetischen Kennlinie günstig auszunutzen, muss daher der den Sprechkopf durchfliessende Gleich 5 strom diesem Effekt angepasst sein. Durch geeignete Wahl der überlagerten hochfre- quenten Wechselspannung ist es sogar mög lich, dieser Spannung allein die Aufrechter haltung des günstigsten Arbeitspunktes zu übertragen und auf die Gleichstrom-Vor- magnetisierung ganz zu verzichten.
Die Erkenntnis, dass die Gleichstrom Vormagnetisierung durch einen überlagerten hochfrequenten Wechselstrom geeigneter s Stärke ersetzt werden kann, ermöglicht eine besondere Ausführungsform des Aufzeich nungsverfahrens. Gemäss dieser zweiten Aus führungsform wird hierbei nicht die Ton frequenzspannung selbst dem Sprechkopf zu o geführt, es wird vielmehr zur Aufzeichnung ein hochfrequenter Wechselstrom verwendet, .der mit der aufzuzeichnenden Tonfrequenz spannung moduliert ist.
Bei diesem Verfah ren erhält das Band infolge der im vorigen 5 Absatz beschriebenen Eigenschaft des rema- nenten Magnetismus des Schallträgers für hohe Frequenzen eine im Rhythmus der Ton frequenzspannungen schwankende, mittlere remanente Induktion. Diese kann bei der Wiedergabe mit den üblichen- Geräten unmit telbar nutzbar gemacht werden.
Die experimentell festgestellte Herab setzung des Grundgeräusches durch die zu-. sätzliche hehe Frequenz ist noch auf eine an dere Weise deutbar. Die vom magnetischen .
Fluss des Schallträgers durchlaufenen Kenn- linien weisen an,der Schnittstelle mit der Or- din:ateeinen Wendepunkt auf, wo die Steil heit wesentlich geringer ist als im normalen Bereich (s. obige Literaturangabe Seite 28ss).
Da die Kennlinien genau so zu -deuten sind wie solche von Verstärkerröhren, so ist an den Stellen geringerer Steilheit bei der Ab tastung eine geringere Lautstärke vorhanden. In dem gleichen Masse sinkt auch das Stör geräusoh ab. Der Wendepunkt tritt um so ausgeprägter hervor, je häufiger eine Um magnetisierung stattgefunden hat, insbeson dere dann, wenn die aufeinanderfolgenden Amplituden stetig kleiner werden.
Das magnetische Feld des Sprechkopfes zeigt nun in Laufrichtung des Schallträgers eine bis zur Spaltmitte ansteigende Amplitude und danach eine ebenso abklingende Amplitude. Beim Verlassen .des Sprechkopfes werden,die magnetischen Partikelchen diesem abklingen ,den Feld ausgesetzt.
Die Anwesenheit der Hochfrequenz bewirkt die häufige Ummagne- tisierung bei abklingender Amplitude in be sonders einwandfreier Weise, so dass die an zustrebende geringe Steilheit beim Verlassen des Sprechkopfes gewährleistet ist.
Die zusätzliche Überlagerung der Hoch frequenz hat auch eine zusätzliche Beanspru chung des möglichen Aussteuerungsbereiches der magnetischen Kennlinie zur Folge. Es kann sich daher als zweckmässig erweisen, bei grossen Niederfrequenzamplituden die Hoch frequenzamplitude entsprechend zu vermin dern. Diese Massnahme wird an sich eine An hebung des Grundgeräusches zur Folge ha ben. Bei der grossen Lautstärke der Nutz modulation wird diese Erscheinung jedoch vollkommen verdeckt.
Anderseits ist an Stel len geringer Lautstärke oder bei Pausen eine Verstärkung der Hochfrequenzamplitude zweckmässig, um eine noch stärkere Minde rung des Grundgeräusches zu erzielen. Die Hoehfrequenzamplitude wird daher nach der Art der bekannten Reintonverfahren im Takt der Nutzamplituden gesteuert, so dass bei ge ringer Nutzamplitude eine grosse Hochfre- quenzamplitude einwirken soll und bei grosser Nutzamplitude eine entsprechend kleinere Hochfrequenzamplitude.
Die angedeutete Übersteuerungsgefahr der magnetischen Kennlinien kann auch für das Eisen der Sprechköpfe zutreffen. Diese Ge fahr lässt sieh beseitigen durch Anwendung einer Gegenkopplung, die grundsätzlich auf demselben Prinzip beruht wie bei Verstär kern. Die zur Gegenkopplung erforderliche Spannung wird einer mit dem Sprechkopf verbundenen zusätzlichen Spule entnommen. Die Anwendung der Gegenkopplung führt zu einer Linearisierung des Aufzeichnungsver fahrens.
Für sehr hohe Qualitätsansprüche kann es wünschenswert sein, die nichtlinearen Ver zerrungen des magnetischen Schallaufzeich- nungsverfahrens noch weiter herunterzudrü k- ken. Zu diesem Zwecke dient eine Aufzeich nung in Gegentakt unter Verwendung zweier getrennter Schallspuren auf dem gleichen magnetisierbaren Träger. Die an sich be kannte Gegentaktaufzeichnung lässt sich ohne weiteres, falls notwendig, auch mit einer Ge- genkopplungsanordnung verbinden.
Der apparative Aufwand zur Erzeugung der hochfrequenten Wechselspannung für die Aufzeichnung ist sehr gering. Beispielsweise lässt sich die Verstärkerröhre, welche die Tonfrequenzströme in den Sprechkopf liefert, gleiehzeitig in eine Oszillatorschaltung ein beziehen und damit zur Erzeugung der hoch- frequenten Wechselspannung ausnutzen.
Für die oben beschriebene zweite Ausfüh rungsform des Aufzeichnungsverfahrens tm- ter Benutzung eines mit der aufzuzeichnenden Tonfrequenzspannung modulierten hochfre quenten Wechselstromes ist ebenfalls nur ein geringer apparativer Aufwand erforderlich. Es kann zum Beispiel eine Mischröhre be nutzt werden; mit Hilfe eines der beiden Steuergitter wird durch Rückkopplung die hochfrequente Wechselspannung erzeugt, während die modulierende Tonfrequenzspan- nung dem zweiten Gitter zugeführt wird.
Method for sound recording on a magnetizable sound carrier. The playback of .Schallaufnahmnun conditions on magnetizable sound carriers (in particular steel wire, steel tape and magnetizable film) is subject to the current state of the art with an annoying background noise. The cause of this Störge noise lies in the irregularities of the magnetic sound carrier. In the manufacturing process of steel strips and magnetizable films, efforts are therefore made to make the end product as homogeneous as possible.
In the case of magnetizable film, in particular, a comparison of the theoretical calculation with the experimentally obtained background noise cannot be explained by the grain size of the magnetizable layer. The measured background noise is considerably higher than the theoretically expected values. This discrepancy can be explained in the following way: In the ideal case, the sound carrier is magnetized homogeneously because the molecular magnets of the magnetizable layer orient themselves in the same way under the influence of the applied magnetic field.
The reproduction of such a magnetic sound carrier can only contain a basic noise which corresponds to the magnetic grain size and, as explained above, is significantly smaller than the basic noise actually determined experimentally.
However, the magnetic sound carriers do not have the property that under the influence of the impressed magnetic; Orient all molecular magnets in an ideal way. The individual molecules respectively. Rather, molecular groups oppose the orienting forces of the applied magnetic field with a resistance of varying strength and persist. after leaving the magnetic field in an orientation that deviates from the fully ordered ideal case.
The reproduction of such a sound carrier is subject to a higher level of background noise, which originates from the points of disturbance of the not ideally oriented molecules or groups of molecules.
From experimental investigations it can be concluded that the forces counteracting the perfect orientation of the molecular magnets are at least partly due to the mechanical bearing of the molecules or groups of molecules within the crystalline structure of a metallic, magnetizable sound carrier or within the binding agent of a magnetizable film are.
The influence of the binding agent applies particularly to sound carriers in which a fine-grained magnetizable layer is applied with the aid of a binding agent on a non-magnetic carrier layer made of security film.
The magnetic recording process usually takes place in such a way that the sound carrier that is running is first exposed to a strong magnetic constant field, which on the one hand causes the deletion of any existing magnetic recordings and on the other hand magnetizes the sound carrier to saturation. The tape that has been treated in this way now runs past the speaking head.
On the one hand, this impresses the sound carrier with a magnetization opposite to the erasing magnetization so that the most favorable working point on the magnetic characteristic is reached, and at the same time causes the alternating magnetization of the sound carrier in the rhythm of the audio frequency voltages to be recorded.
The purpose of the present invention is to develop a magnetic sound recording method, in which a homogenization of the magnetic properties of the sound carrier, i.e. a suppression of the forces counteracting a similar orientation of the molecular magnets and thus an elimination of interfering noises resulting from non-ideal orientation, is aimed becomes.
According to the invention, this object is achieved in that by means of the headset, in addition to the audio frequency currents that are to be recorded, an alternating current with a frequency above the audio range to be recorded is allowed to act on the sound carrier gives the necessary mobility,
so that they are homogeneously oriented when leaving the speaking head under the influence of the audio frequency voltage to be recorded. It is essential that this high-frequency treatment of the sound carrier is carried out in the headset itself so that the homogenizing effect occurs immediately at the same time as the audio frequency voltage to be recorded.
In the following Ausführungsbei games of the method according to the invention are explained.
According to a first embodiment, the pigeon hole frequency current is superimposed on the audio frequency currents to be recorded and the resulting current is fed to the speaking head.
It can be shown experimentally that the application of this method, especially in the case of magnetizable films, can bring about a 'lowering' of the background noise by 12 db. At the same time, a certain, albeit considerably smaller, weakening of the recorded useful amplitude can be observed.
However, this influence can be compensated for by amplifying the audio-frequency recording streams. It has even been shown that when this method is used, it is possible to increase the recorded useful amplitude beyond the normal level without the non-linear distortions increasing more.
It is experimentally ensured that the lowering of the background noise, together with the permissible increase in the usable level of the recording, can result in an increase in the volume of at least 16 db, where it is to be expected that with a suitable choice of the additionally supplied This improvement factor can still be increased at high frequency.
The volume range of the usual type of magnetic recording is in the region of 40 @db. By using this method, a volume level of at least 56 db can be achieved, which means that the magnetic sound recording method reaches or exceeds the quality of other high-quality sound recording methods.
It is known from experimental investigations that very high frequencies, the wavelength of which is comparable to the slit width, cause a corresponding shift in the mean remanent induction on the sound carrier with increasing amplitude c (see H. Lübeck: "Magnetische Schallaufzeich nung mit Filmen and ring heads "," Akustische Zeitschrift ", 2nd year; issue 6, November 1937, especially page 279).
If the high frequency is present in the speaking head, the operating point will shift accordingly. In order to make good use of the available linear part of the magnetic characteristic curve, the direct current flowing through the speaking head must therefore be adapted to this effect. With a suitable choice of the superimposed high-frequency alternating voltage, it is even possible to transfer the maintenance of the most favorable operating point to this voltage alone and to completely dispense with direct current pre-magnetization.
The knowledge that the direct current premagnetization can be replaced by a superimposed high-frequency alternating current of suitable strength enables a special embodiment of the recording method. According to this second embodiment, the audio frequency voltage itself is not fed to the headset, but rather a high-frequency alternating current is used for recording, which is modulated with the audio frequency voltage to be recorded.
With this method, the tape receives, due to the property of the remanent magnetism of the sound carrier described in the previous 5 paragraph, for high frequencies, a mean remanent induction that fluctuates in the rhythm of the tone frequency voltages. This can be made directly usable when playing back with the usual devices.
The experimentally determined reduction of the background noise by the. The additional hehe frequency can be interpreted in another way. The one from the magnetic.
The characteristic curves passed through by the sound carrier indicate that the interface with the ordin: ate has a turning point where the slope is significantly less than in the normal range (see above literature on page 28ss).
Since the characteristic curves are to be interpreted in the same way as those of amplifier tubes, a lower volume is present at the points of lower steepness when scanning from. The noise decreases to the same extent. The turning point becomes more pronounced, the more frequently a magnetization order has taken place, in particular when the successive amplitudes become steadily smaller.
The magnetic field of the speaking head now shows in the direction of travel of the sound carrier an amplitude that increases up to the middle of the gap and then an amplitude that decreases as well. When leaving the speaking head, the magnetic particles are exposed to the field.
The presence of the high frequency causes the frequent re-magnetization as the amplitude decays in a particularly flawless manner, so that the aim is to achieve the slight slope when leaving the speaking head.
The additional superposition of the high frequency also results in additional stress on the possible modulation range of the magnetic characteristic curve. It can therefore prove useful to reduce the high-frequency amplitude accordingly in the case of large low-frequency amplitudes. This measure will in itself lead to an increase in the background noise. With the high volume of the useful modulation, however, this phenomenon is completely hidden.
On the other hand, it is advisable to amplify the high-frequency amplitude at low volume levels or during pauses in order to achieve an even greater reduction in the background noise. The high frequency amplitude is therefore controlled according to the type of known pure tone method in time with the useful amplitudes, so that a large high frequency amplitude should act with a low useful amplitude and a correspondingly smaller high frequency amplitude with a large useful amplitude.
The indicated risk of overloading the magnetic characteristics can also apply to the iron of the speaking heads. This danger can be eliminated by using a negative feedback, which is basically based on the same principle as with amplifiers. The voltage required for negative feedback is taken from an additional coil connected to the headset. The use of negative feedback leads to a linearization of the recording process.
For very high quality requirements it can be desirable to reduce the non-linear distortions of the magnetic sound recording process even further. For this purpose, a push-pull recording is used using two separate sound tracks on the same magnetizable carrier. The push-pull recording, which is known per se, can easily, if necessary, also be connected to a counter-coupling arrangement.
The outlay on equipment for generating the high-frequency alternating voltage for recording is very low. For example, the amplifier tube, which supplies the audio frequency currents to the speaking head, can be included in an oscillator circuit at the same time and thus used to generate the high-frequency alternating voltage.
For the above-described second embodiment of the recording method using a high-frequency alternating current modulated with the audio frequency voltage to be recorded, only a small amount of equipment is required. For example, a mixing tube can be used; With the aid of one of the two control grids, the high-frequency alternating voltage is generated by feedback, while the modulating audio frequency voltage is fed to the second grid.