DE1111412B - Method for recording sound signals using electromechanical, optical, electrostatic or magnetic means - Google Patents

Description

Verfahren zur Aufzeichnung von Schallsignalen mittels elektromechanischer, optischer, elektrostatischer oder magnetischer Mittel Den bekannten Verfahren der Schallspeicherung auf Magnetband haften mehrere Nachteile an, von denen insbesondere die im Laufe der Zeit einsetzende Qualitätsverschlechterung, der Kopiereffekt, die Empfindlichkeit gegen fremde Störfelder und die hohen Anforderungen, die an den Verlauf der Magnetisierungskennlinie und deren Konstanz gestellt werden, genannt seien. Diese Schwierigkeiten rühren hauptsächlich daher, daß es sich bei der Aufzeichnung um ein Analogverfahren handelt, d. h. ein Verfahren, bei dem stetigen Signalvorgängen stetige Magnetisierungsänderungen des Bandes entsprechen.Method for recording sound signals by means of electromechanical, optical, electrostatic or magnetic means. The known methods of Sound storage on magnetic tape has several disadvantages, one of which is particular the deterioration in quality over time, the copy effect, the Sensitivity to external interference fields and the high demands placed on the The course of the magnetization characteristic and its constancy are called be. These difficulties arise mainly from the fact that it is in the recording it is an analog process, d. H. a method in which continuous signal processes correspond to constant changes in the magnetization of the tape.

Bedingt durch das den bekannten Verfahren zugrunde liegende Induktionsgesetz und durch die um Größenordnungen gegenüber der Spaltbreite der Magnetköpfe größere Breite der Feldverteilungskurve des Spaltes (wirksame Spaltbreite) sowie dadurch bedingt, daß die magnetisierten Partikeln der magnetischen Schicht ein Magnetfeld besitzen, das auf die benachbarten Partikeln einstreut, ist es in der Praxis nicht möglich, eine exakte Analogie zwischen dem Amplitudenverlauf der elektrischen Signalvorgänge und der aufgezeichneten Magnettonspur bzw. bei der Wiedergabe zwischen der Magnettonspur und dem abgetasteten Signalgemisch herzustellen. Die unscharfe Bündelung der aus dem Spalt austretenden magnetischen Feldlinien und die in der magnetischen Schicht stattfindenden magnetischen Ausgleichsvorgänge bewirken eine Nivellierung der Amplituden und eine Verfälschung der Steilheit der einzelnen aufgezeichneten Signalspitzen. Diese Fehler und Verfälschungen werden bei der nach dem gleichen Verfahren und Analogieprinzip durchgeführten Wiedergabe der Magnettonspur verstärkt.Due to the induction law on which the known method is based and by orders of magnitude larger than the gap width of the magnetic heads Width of the field distribution curve of the gap (effective gap width) and thereby causes the magnetized particles of the magnetic layer to generate a magnetic field that sprinkles on the neighboring particles, it is not in practice possible, an exact analogy between the amplitude curve of the electrical signal processes and the recorded magnetic sound track or, during playback, between the magnetic sound track and to produce the sampled composite signal. The fuzzy bundling of the out the magnetic field lines emerging from the gap and those in the magnetic layer The magnetic balancing processes that take place cause the amplitudes to be leveled and a corruption of the steepness of the individual recorded signal peaks. These errors and falsifications are made using the same procedure and principle of analogy performed playback of the magnetic sound track amplified.

Durch erhöhte Bandgeschwindigkeiten können diese Fehler in Grenzen herabgesetzt werden; ebenso kann nach einem bekannten Verfahren, bei dem eine von dem Signalgemisch modulierte Trägerfrequenz magnetisch aufgezeichnet wird, die wirksame Breite der Feldverteilungskurve in Grenzen verkleinert werden.These errors can be limited by increased belt speeds be reduced; also can by a known method in which one of the composite signal modulated carrier frequency is recorded magnetically, the effective Width of the field distribution curve can be reduced within limits.

Der Vergrößerung der Bandgeschwindigkeit und der Verkleinerung der wirksamen Spaltbreite sind jedoch Grenzen gesetzt, so daß die Forderung nach einem magnetischen Speicherverfahren besteht, das die für eine gute Tonübertragung wesentlichen Eigenschaften eines Signalvorganges, die Steilheit, Größe und zeitliche Folge der Signalspitzen exakt erfaßt und aufzeichnet bzw. diese bei der Wiedergabe exakt wiedergibt.The increase in the belt speed and the decrease in the effective gap width are limited, so that the requirement for a magnetic storage method, which is essential for good sound transmission Properties of a signal process, the steepness, size and time sequence of the Signal peaks are precisely detected and recorded or reproduced exactly during playback.

Diese Forderung erfüllt ein Verfahren zur Aufzeichnung von Schallsignalen mittels elektromechanischer, optischer, elektrostatischer oder magnetischer Mittel auf materielle Träger, bei dem erfindungsgemäß die kontinuierlichen Schallsignale in von der Puls-Code-Modulation her bekannter Weise in m amplitudengequantelte und in Binärsignale zerlegte Signale F1 bis F," umgewandelt, d. h. aufgeteilt werden. Die Anzahl n der Binärsignale vom Signal F1 bis zum Signal F," ist durch die Gleichung n = 2m gegeben. Die in m Binärsignalfolgen aufgeteilten Schallsignale werden in räumlich getrennten Spuren auf den Tonträger aufgezeichnet.This requirement is met by a method for recording sound signals by means of electromechanical, optical, electrostatic or magnetic means on material support, in which, according to the invention, the continuous sound signals in a manner known from pulse-code modulation in m amplitude-quantized and Signals F1 to F, "decomposed into binary signals," are converted, i.e. divided. The number n of binary signals from the signal F1 to the signal F, "is given by the equation n = 2m given. The sound signals divided into m binary signal sequences are converted into spatially separated tracks recorded on the sound carrier.

Die Wirkungsweise des neuen Verfahrens besteht in folgendem: Es werden nicht die verschieden starke Magnetisierbarkeit des Magnettonbandes, sondern nur noch die Zustände »magnetisiert« und »nicht magnetisiert« des Bandes ausgenutzt. Die Umwandlung des kontinuierlichen Signals in ein diskontinuierliches (amplitudengequanteltes) Signal kann durch eine der bekannten Methoden, wie sie bei der Puls-Code-Modulation verwendet werden, erfolgen. Einzelheiten des neuen Verfahrens werden an Hand der Fig. 1 bis 5 erläutert, in denen beispielsweise die Speicherung eines Schallsignals auf einem Magnettonband und die Wiedergabe desselben nach dem neuen Verfahren dargestellt ist.The mode of action of the new procedure is as follows: There will be not the different strengths of magnetizability of the magnetic tape, but only the "magnetized" and "non-magnetized" states of the tape are still exploited. The conversion of the continuous signal into a discontinuous (amplitude-quantized) Signal can be generated by one of the well-known methods such as those used in pulse code modulation used. Details of the new procedure are given on the basis of Fig. 1 to 5 explains, in which, for example, the storage of a sound signal on a magnetic tape and the playback of the same according to the new method is.

Fig. 1 zeigt die Speicherung des Schallsignals auf dem Band. Das zu speichernde Signal F(t) (Fig.2) wird beispielsweise mit Hilfe einer Kathodenstrahlröhre K (Fig. 1) und einer Schablone S in bekannter Weise dadurch in vier Binärsignale F1 (t) bis F4 (t) zerlegt, daß man den zu. einer Linie L auseinandergezogenen Kathodenstrahl bzw. die von ihm hervorgerufenen Leuchterscheinungen im Rhythmus des Signals F (t) vertikal ablenkt und hinter jedem der vier Felder Z1 bis Z4 der Schablone S über Lichtdetektoren P1 bis P4- die- Binärsignale F'1 bis F4 abnimmt. Diese Signale werden erfindungsgemäß vier Sprechköpfen K1 bis K4 zugeleitet. Auf dem in Pfeilrichtung bewegten Magnetband M- entstehen dann vier Magnetisierungsspuren M1 bis M4, denen nur die Eigenschaft »Magnetisierung über dem Störpegel« oder »Magnetisierung im Störpegel« zuzukommen braucht, damit die Binärsignale ohne Verlust wiedergewonnen werden können.Fig. 1 shows the storage of the sound signal on the tape. The signal to be stored F (t) (Fig.2) is broken down into four binary signals F1 (t) to F4 (t) , for example with the aid of a cathode ray tube K (Fig. 1) and a template S in a known manner by the to. A line L drawn apart cathode ray or the luminous phenomena caused by it deflects vertically in the rhythm of the signal F (t) and behind each of the four fields Z1 to Z4 of the template S via light detectors P1 to P4 - the binary signals F'1 to F4 decreases. According to the invention, these signals are fed to four speech heads K1 to K4. On the magnetic tape M- moving in the direction of the arrow, four magnetization tracks M1 to M4 are created, which only need to have the property "magnetization above the interference level" or "magnetization within the interference level" so that the binary signals can be recovered without loss.

In Fig. 2 ist als Beispiel eine Signalfunktion F (t) aufgezeichnet und in Fig. 3 die durch Amplitudenquantelung in acht Stufen aus ihr zu gewinnende Treppenfunktion F=(t).In FIG. 2, a signal function F (t) is recorded as an example, and in FIG. 3 the step function F = (t) to be obtained from it by amplitude quantization in eight steps.

Die durch Binärdarstellung jeder Amphtudenstufe (Fig. 3, linker Rand) erhaltene Aufspaltung des Signals in drei Binärsignale Fl(t) bis F3(t) ist in Fig. 4 schematisch wiedergegeben. Die geschwärzten Spuren sollen dabei den magnetisierten Zustand des Bandes andeuten.The binary representation of each amphitheater level (Fig. 3, left margin) The resulting splitting of the signal into three binary signals Fl (t) to F3 (t) is shown in FIG. 4 shown schematically. The blackened tracks are supposed to be the magnetized ones Indicate the condition of the tape.

Bei der Wiedergabe verfährt man gemäß der Erfindung beispielsweise nach Fig. 5. Das in der Pfeilrichtung bewegte Magnetband M wird durch vier Hörköpfe Hl bis H4 abgetastet. Mit jedem Hörkopf ist ein elektronischer Schalter El bis E4 verbunden, der die Aufgabe hat, eine nach Potenzen von 2 abgestufte (positive und negative) Spannung aufzuschalten. Die positive Spannung kann dabei jeweils durch den Zustand »magnetisiert« und die negative Spannung durch den Zustand »nicht magnetisiert« der betreffenden Spur ausgelöst werden. Sämtliche Schalter El bis E4 werden ausgangsseitig einem Summationsnetzwerk N zugeleitet und liefern (gegebenenfalls nach Glättung) das ursprüngliche Signal F (t) mit der durch die Quantisierung hervorgerufenen Ungenauigkeit. Diese kann durch Vergrößerung der Zahl der Amplitudenstufen beliebig klein gemacht werden.During playback, the invention proceeds, for example, according to FIG. 5. The magnetic tape M moved in the direction of the arrow is scanned by four hearing heads H1 to H4. An electronic switch El to E4 is connected to each ear head, which has the task of generating a voltage that is graded in powers of 2 (positive and negative) to connect. The positive voltage can be triggered by the "magnetized" state and the negative voltage by the "not magnetized" state of the track in question. All switches E1 to E4 are fed to a summation network N on the output side and deliver (if necessary after smoothing) the original signal F (t) with the inaccuracy caused by the quantization. This can be made as small as desired by increasing the number of amplitude levels.

Das hier an einem Beispiel der magnetischen Aufzeichnung erläuterte Verfahren nach der Erfindung ist auch entsprechend für optische und mechanische Schallaufzeichnungen anwendbar. So können beispielsweise bei der optischen Aufzeichnung an die Stelle der Begriffe »magnetisiert« und »nicht magnetisiert« die Begriffe »belichtet« und »nicht belichtet« treten.That explained here using an example of magnetic recording The method according to the invention is also appropriate for optical and mechanical Sound recordings applicable. For example, with optical recording instead of the terms "magnetized" and "not magnetized" the terms Step “exposed” and “not exposed”.

Die Aufsprechköpfe werden durch Lichtquellen und die Wiedergabeköpfe durch die beim Tonfilm üblichen Abtastgeräte ersetzt.The recording heads are driven by light sources and the playback heads replaced by the usual scanning devices in sound film.

Das Verfahren nach der Erfindung hat bei Betrachtung der magnetischen Aufzeichnung gegenüber den bekannten Aufzeichnungsverfahren folgende Vorteile: 1. Das Tonband kann bis zu extrem niedrigen Störabständen ausgenutzt werden, da nur noch zwei Magnetisierungszustände des Bandes unterschieden werden müssen. Man hat somit die Möglichkeit, die Bandgeschwindigkeit bei gegebener oberer Grenzfrequenz weitestgehend zu verkleinern. 2. Die - Magnetisierungskennlinie braucht nicht linear zu sein.The method according to the invention has when considering the magnetic Recording has the following advantages over the known recording methods: 1. The tape can be used up to extremely low signal-to-noise ratios, because only Two more magnetization states of the tape have to be distinguished. One has thus the possibility of adjusting the belt speed at a given upper limit frequency to reduce as much as possible. 2. The magnetization characteristic does not need to be linear to be.

3. Eine Hochfrequenzvormagnetisierung ist nicht erforderlich.3. A high frequency bias is not required.

4. Das Band ist über große Zeiträume alterungsbeständig und- kann, da das Speicherverfahren digital ist, ohne jede Qualitätseinbuße auf ein frisches Band kopiert werden.4. The tape is resistant to aging over long periods of time and can, since the storage process is digital, without any loss of quality on a fresh one Tape to be copied.

5. Die auf dem Band gespeicherte Information kann ohne weitere Codierung auf andere Binärspeicher übertragen werden (Perforationsrollen oder durch Druck).5. The information stored on the tape can be used without further coding can be transferred to other binary memories (perforation rollers or by pressure).

6. Durch eine Vergrößerung der Zahl der Kanäle auf weniger als das Doppelte läßt sich eine stereophonische Aufzeichnung durchführen. Hierzu wird von der Tatsache ausgegangen, daß die Schallsignale in zwei stereophonischen Kanälen sich meistens in ihrem makroskopischen Verlauf nicht sehr voneinander unterscheiden, die eigentliche stereophonische Information also erst bei den Quantisierungsstufen höherer Ordnung vorliegt. Es ist deshalb möglich, den beiden stereophonischen Kanälen gemeinsame Quantisierungsstufen der niedrigsten Ordnung zuzuweisen.6. By increasing the number of channels to fewer than that A stereophonic recording can be carried out twice. For this purpose, assumed that the sound signals in two stereophonic channels usually do not differ very much from one another in their macroscopic course, the actual stereophonic information is only available at the quantization levels higher order is present. It is therefore possible to use the two stereophonic channels assign common lowest order quantization levels.

7. Der Kopiereffekt ist wirkungslos, da man die wiedergabeseitige Amplitudendiskrimination so wählen kann, daß die durch Kopiereffekte entstandenen Magnetisierungen dem Zustand »nicht magnetisiert« zugeordnet werden.7. The copying effect is ineffective, since the playback side Amplitude discrimination can be chosen so that those caused by copy effects Magnetizations can be assigned to the state "not magnetized".

B. In gleicher Weise wird eine Unempfindlichkeit gegen äußere Störfelder erzielt.B. In the same way, there is an insensitivity to external interference fields achieved.

9. Da nur zwei Magnetisierungszustände ausgenutzt werden, spielt die Streuung der Bandeigenschaften keine Rolle mehr.9. Since only two magnetization states are used, the Scattering of the belt properties no longer matters.

10. Durch die verringerte Bandgeschwindigkeit wird der erforderliche Archivierungsraum herabgesetzt.10. The reduced belt speed means that the required Archiving space reduced.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Aufzeichnung von Schallsignalen mittels elektromagnetischer, optischer, elektrostatischer oder magnetischer Mittel auf materielle Träger, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlichen Schallsignale in von der Puls-Code-Modulation her bekannter Weise in m amplitudengequantelte und in Binärsignale zerlegte Signale F1 bis F, umgewandelt, d. h. aufgeteilt werden, wobei die Anzahl n der Binärsignale vom Signal F1 bis zum Signal F. durch die Gleichung n = 2m gegeben ist, und die in m Binärsignalfolgen aufgeteilten Schallsignale in räumlich getrennten Spuren auf den Tonträger aufgezeichnet werden. PATENT CLAIMS: 1. A method for recording sound signals by means of electromagnetic, optical, electrostatic or magnetic means on material carriers, characterized in that the continuous sound signals in a manner known from pulse-code modulation in m amplitude-quantized signals and broken down into binary signals F1 to F, converted, ie divided, the number n of binary signals from signal F1 to signal F. being given by the equation n = 2m, and the sound signals divided into m binary signal sequences are recorded in spatially separated tracks on the sound carrier. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierliche Signale mit einer Kathodenstrahlröhre und einer Schablone (Fig. 1) in an sich bekannter Weise in Binärsignale aufgelöst werden, wobei Photozellen vor den Öffnungen der Schablone für die Binärsignale vorgesehen sind. 2. Procedure according to claim 1, characterized in that continuous signals with a cathode ray tube and a template (Fig. 1) resolved into binary signals in a manner known per se photocells are provided in front of the openings of the template for the binary signals are. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe die aufgezeichneten Spuren einzeln, je nach der Art der Aufzeichnung, induktiv oder optisch abgetastet werden, wobei die abgetasteten Binärsignale vorzugsweise elektronische Schalter betätigen, durch die mit Hilfe eines Summationsnetzwerkes wieder ein kontinuierliches Signal zusammengesetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 905 496; österreichische Patentschrift Nr. 169 533; »Elektronil«, 1955, Nr.9, S.226; 1955, Nr.8, S.183.3. The method according to claim 1 or the following, characterized in that at playback the recorded tracks individually, depending on the type of recording, inductively or optically scanned be, with the scanned Binary signals preferably operate electronic switches, through the with the help of a summation network, a continuous signal is reassembled. Documents considered: German Patent No. 905 496; Austrian U.S. Patent No. 169,533; "Elektronil", 1955, No. 9, p.226; 1955, No. 8, p.183.