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Verfahren und Anordnung zum Aufzeichnen und Abtasten von Magnetogrammen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Anordnung zum Aufzeichnen
und Abtasten von Magnetogrammen. Sie hat nicht nur Bedeutung für magnetische Aufzeichnungen
auf Tonbändern oder anderen Trägern in Gestalt von Scheiben, Folien, Manschetten
usw., sondern eignet sich auch für Träger in Gestalt von Drähten od. dgl. Es ist
bereits bekannt, zur Abtastung von Magnetogrammen Abtastköpfe zu verwenden, die
mit Hallspannungserzeugern versehen sind. Die Verwendung von Hallspannungserzeugern
bringt unter anderem auch den Vorteil mit sich, daß die erzeugten Spannungen unabhängig
von der Bewegungsgeschwindigkeit des Magnetogramms relativ zum Abtastkopf sind,
so daß gegebenenfalls auch bei diskontinuierlich, z. B. schrittweise, bewegten Bändern
auch im Stillstand Signale übermittelt werden können. Weitere Vorteile sind in der
hohen Empfindlichkeit begründet, insbesondere dann, wenn das Hauplättchen in dem
dem Magnetogramm zugewandten Luftspalt untergebracht ist. Durch dünne Ausbildung
des Hallplättchens, gegebenenfalls in Gestalt einer durch Aufdampfen oder mittels
anderer Verfahren aufgebrachten dünnen Schicht, lassen sich außerordentlich geringe
Luftspaltbreiten erzielen. Auf diese Weise läßt sich die obere Grenzfrequenz der
aufzuzeichnenden Wechselstromsignale außerordentlich hoch machen, so daß dementsprechend
mit geringen Bewegungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann.
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Es ist weiter bekannt, neben der eigentlichen Tonspur noch Signalmarken
auf den Tonträger aufzubringen. Dies kann beispielsweise inForm vonmagnetischen
Rastermarken unabhängig von dem Nutzsignal auf gesonderter Spur erfolgen. Es ist
ferner bekannt, zusätzliche Wechselmagnetisierungen (Pilotsignal) auf der gleichen
Spur wie die Nutzsignale zu erzeugen. Hierbei ist jedoch die Dichtung derMagnetisierungnicht
frei wählbar, weil bei mit dem Nutzsignal übereinstimmender Magnetisierungseinrichtung
Störungen des Nutzsignals durch das Pilotsignal unvermeidbar wären.
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Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet die Nachteile dieses bekannten
Verfahrens dadurch, daß erfindungsgemäß die zusätzlichen Magnetisierungen als Gleichflußmagnetisierungen
erzeugt bzw. ausgewertet werden.
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Die Erfindung gibt die Möglichkeit, durch die Ausnutzung der Gleichspannung
zahlreiche Steuervorgänge zusätzlich zur Abtastung der eigentlichen Signale zu übermitteln.
So kann beispielsweise bei Tonaufzeichnungen eine Dynamiksteuerung vorgenommen werden,
wobei die Magnetisierung mit zunehmender Stärke eine Beeinflussung der Verstärkung
im Sinne einer Lautstärkeerhöhung bewirkt. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist
das Ein- und Ausschalten von Zusatzgeräten od. dgl. So kann z. B. bei der Vertonung
von Diapositiven der Bildtransport in der Weise gesteuert werden, daß Gleichstrommagnetisierungen
auf dem Magnetogramm ein Weiterschalten bewirken. Bei Kino- oder Schmalfilmen können
auf diese Weise Synchronisierzeichen aufgebracht werden.
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Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet stellt die Möglichkeit dar,
eine stereophonische Wiedergabe von magnetischen Aufzeichnungen zu steuern. Hierbei
wird die Gleichspannungskomponente nicht nur nach ihrer Größe, sondern gleichzeitig
auch nach ihrer Richtung ausgenutzt. Man kann hierbei die Größe der Aussteuerung
für die jeweilige Lautstärke für das rechte und das linke Ohr und die Richtung der
Gleichspannung zur Bestimmung für »rechts« oder »links« heranziehen. Weitere Möglichkeiten
liegen auf dem Gebiet der Meßtechnik, wobei man zusätzlich zu aufgezeichneten Meßwerten
noch Synchronisierimpulse, Zeitmarken oder andere Zeichen aufzunehmen imstande ist.
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Um die Gleichspannungskomponente auswerten zu können, ist es erforderlich,
sie entsprechend aufzuzeichnen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Aufzeichnung.
So kann die Aufzeichnung in Längsrichtung, in Quer- oder Schrägrichtung und schließlich
auch in Durchsatzrichtung also mittels Tiefenmagnetisierung, aufgebracht werden.
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Bei der Aufzeichnung ist darauf zu achten, daß Gleichfeldmagnetisierungen,
die ein störendes Rauschen der Wiedergabe zur Folge haben könnten, weitgehend vermieden
werden. Gegebenenfalls können zusätzliche
Maßnahmen verwendet werden,
um den Rauscheffekt herabzusetzen oder zu eliminieren.
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Bei Aufzeichnungen, bei denen man bestrebt ist, die völlige Aussteuerfähigkeit
einer Magnetspur auszunutzen, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um eine
Übersteuerung zu vermeiden. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß
man die wechselstrommäßige Aussteuerung um etwa 10 % vermindert und damit immer
noch den Vorteil einer hohen Aussteuerbarkeit genießt. Die auf diese Weise frei
werdenden 10 % der vollen Aussteuermöglichkeit sind dann durch die Gleichfeldmagnetisierung
ausnutzbar. Im allgemeinen dürfte zu Steuer- und Regelzwecken od. dgl. ein solcher
Pegel ausreichen, andererseit ist dieser Pegel auch nicht so hoch, als daß dadurch
unliebsame Rauschstörungen zu befürchten wären.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die
Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen
in vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung.
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In Fig. 1 ist das Prinzip der Erfindung versinnbildlicht. Mit 1 ist
ein Magnetband oder ein ähnlicher Magnetogrammträger bezeichnet, dessen magnetisch
aufgezeichnete Signale mit Hilfe eines Abtastkopfes 18 abgenommen werden können.
Der Abtastkopf 18 ist mit einem Hallplättchen versehen, welches die in Form von
Gleichmagnetisierungen aufgezeichneten Steuer-Signale abzunehmen gestattet. Die
Nutzsignale werden in üblicher Weise einem Verstärker 19 zugeleitet, der auf einen
Lautsprecher 33 oder andere elektroakustische Übertragungsanordnungen arbeitet.
Die vom Hallplättchen abgegebene Gleichstromkomponente gelangt über einen gesonderten
Leitungsweg 29 zu einem Gleichspannungsverstärker 34, an dessen Ausgang ein Relais
35 vorgesehen ist. Naturgemäß kann der Gleichstromverstärker 34 auch mit dem Wechselstromverstärker
19 vereinigt sein. Die dem Wechselstromverstärker 19 zugeführten, zu verstärkenden
Wechselstromsignale können gegebenenfalls von einer induktiven Abnahmeeinrichtung
üblicher Art hergeleitet werden. So kann der Abtastkopf 18 ohne weiteres zusätzlich
zum Hällplättchen in gebräuchlicher Weise eine Wicklung enthalten, welche der induktiven
Abtastung dient. Schließlich wäre es auch denkbar, mit zwei getrennten Abtastköpfen
zu arbeiten, von denen entweder jeder oder nur der eine mit einem Hallgenerator
und der andere mit einer induktiven Abnahmeeinrichtung versehen ist.
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Von den dem Relais 35 angehörenden Kontakten , ist ein Schaltkontakt
36 veranschaulicht, der den Stromkreis zu einer Einrichtung 37 schließt, welche
beispielsweise zum Weitertransport von Projektionsbildern dient. Die Einrichtung
37 kann auch zu anderen Zwecken, beispielsweise zur Synchronisation ; von gleichzeitig
ablaufenden elektrischen, akustischen; optischen oder mechanischen Vorgängen herangezogen
werden. In ähnlicher Weise ist es auch möglich, Meßwerte od. dgl. zu übertragen.
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In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, welches die
Auswertung der vom Hallgenerator abgegebenen Gleichstromkomponente nach Größe und
Richtung versinnbildlicht. Der Magnetogrammträger ist wiederum als Magnetband 1
dargestellt, welches in bekannter Weise mit zwei Aufzeichnungsspuren nebeneinander
arbeitet. Die magnetischen Aufzeichnungen sind durch Pfeile 38 versinnbildlicht,
die entsprechend dem Wechselstromnutzsignal ihre Richtung wechseln. Um eine Gleichflußkomponente
zu versinnbildlichen, sind die Pfeile in einer bevorzugten Richtung länger gezeichnet
als in der anderen Richtung. Auf diesem Abschnitt ist also zusätzlich zum Nutzsignal
ein Steuersignal aufgezeichnet, welches sich als Gleichflußkomponente dem Wechselfluß
überlagert.
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Die wesentlichen Bestandteile des Abtastkopfes 18 sind auseinandergezogen
dargestellt, um auf diese Weise das Hallplättchen zur Darstellung bringen zu können.
Zwischen den beiden Polschuhen, die beispielsweise als Ferritplatten 39 und 40 ausgebildet
sein können, befindet sich das Hallplättchen 41. In gebräuchlicher Weise wird an
die Klemmen 41 und 42 eine Hilfsgleichspannung angelegt, so daß bei Vorhandensein
eines magnetischen Flusses durch das Hallplättchen hindurch an den Hallelektroden
43 und 44 Hallspannungen entstehen. Die Hallspannungen stellen gleichstromüberlagerteWechselspannungen
dar, von denen die Nutzsignale über den Übertrager 45 einem Wechselstromverstärker
46 zugeleitet werden. Die Gleichspannungskomponente wird in einem Gleichstromverstärker
47 unabhängig hiervon verstärkt. Um hierbei die Gleichstromkomponente nicht nur
hinsichtlich ihrer Größe, sondern auch ihrer Richtung auswerten zu können, ist der
Übertrager 45 mit zwei symmetrischen Primärwicklungen 48 und 49 versehen. Ein aus
geeigneten Widerständen und Kondensatoren bestehendes Netzwerk 50 verhindert ein
Ansprechen des Gleichstromverstärkers 47 auf den Augenblickswert, so daß nur langsam
auftretende Schwankungen diesen zu beeinflussen vermögen.
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Die Aufzeichnung der Steuersignale als Gleichfeldmagnetisierungen
können auch in anderer Richtung verlaufen wie die Aufzeichnungen der Nutzsignale.
Hierfür sind in Fig. 3 a und 3 b Möglichkeiten veranschaulicht. Es handelt sich
hier jeweils um einen Ausschnitt aus einem Tonband, bei dem die Magnetisierungen
für die Wechselstromnutzsignale in gebräuchlicher Weise in Längsrichtung, d. h.
in Bewegungsrichtung des Bandes vorgenommen sind. Die Magnetisierungen sind durch
Pfeile 51 versinnbildlicht, deren wechselnde Richtung der Wechselmagnetisierung
von Wechselstromsignalen entspricht. Zusätzlich hierzu sind, wie dies durch die
Pfeile 52 versinnbildlicht ist, Magnetisierungen in quer zur Bewegungsrichtung verlaufendem
Sinne aufgezeichnet, wobei gegebenenfalls auch ein Unterschied in der Flußrichtung
vorhanden sein kann. Die Pfeile 53 versinnbildlichen eine Gleichmagnetisierung mit
umgekehrter Flußrichtung.
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Die Magnetisierungen für die Steuersignale bilden also bei dem in
Fig. 3 veranschaulichten Magnetogrammträger einen Winkel zur Aufzeichnung der Nutzsignale
und stehen vorzugsweise senkrecht auf ihnen. Wie Fig. 3 b zeigt, kann dies auch
dazu führen, die Magnetisierungen für die Steuersignale nicht oder nicht nur in
der Aufzeichnungsebene der Nutzsignale vorzunehmen, sondern als Tiefenmagnetisierung
durch die Magnetschicht selbst.
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In Fig. 4 ist ein Abtastkopf dargestellt, der Steuersignale abzunehmen
gestattet, welche von der Vorderseite durch die Magnetschicht zur Rückseite des
Magnetogramms verlaufen.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Abtastkopf
sind die Polschuhe 54 und 55 schneidenförmig gestaltet, wobei das Tonband zwischen
diesen Polschuhen hindurchläuft. Die Polschuhe gehören dem Magnetsystem 56 an, in
dessen Luftspalt
an geeigneter Stelle ein Hallplättchen 57 angebracht
ist. Die Verwendung schneidenförmiger Polschuhe bietet hier die Möglichkeit, sich
die Vorteile zu Nutze zu machen, die man bei üblichen Abtastköpfen erst mit außerordentlich
engen Luftspalten erreichen kann.
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Zur Abtastung der Nutzsignale dient hier naturgemäß eine Anordnung
mit einem Luftspalt quer zur Magnetisierungsrichtung der Nutzsignale. Ein solcher
Abtastkopf kann in üblicher Weise mit induktiver Abnahmeeinrichtung versehen sein.
Es ist aber auch möglich, hierfür einen Abtastkopf mit Hallspannungserzeuger vorzusehen.
Umgekehrt kann natürlich auch eine Anordnung gemäß Fig. 4 zur Abnahme des Nutzsignals
dienen und das Steuersignal in der bisher üblichen Weise abgetastet werden, wobei
aber dann von einem oder mehreren Hallplättchen Gebrauch gemacht werden muß.
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In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für die Möglichkeit dargestellt,
unter Ausnutzung der Erfindung eine sterophonische Aufzeichnung von einem Magnetband
oder einem ähnlichen Magnetogrammträger abzutasten. Das Magnetband ist hierbei mit
1 bezeichnet und zunächst derart magnetisiert, wie dies für nicht stereophonische
Wiedergabe üblich ist. Es gilt nun, eine Verteilung des Signalinhaltes auf zwei
Wiedergabeanordnungen vorzunehmen, die für das rechte und für das linke Ohr getrennt
wirksam sind.
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Zur Aufnahme kann eine Einrichtung mit zwei Mikrophonen 2 und 3 verwendet
werden, wie sie bei der zweikanaligen stereophonischen Übertragung gebräuchlich
sind. An Stelle eines einzelnen Mikrophones für jede Ohrseite können naturgemäß
auch mehrere Mikrophone bzw. Gruppen von Mikrophonen vorgesehen werden. Jedes der
beiden Mikrophone arbeitet auf einen zugehörigen Mikrophonverstärker 4 und 5, deren
Verstärkungmaß, wie durch Pfeile angedeutet, einstellbar sein kann. Die Ausgänge
der beiden Verstärker 4 und 5 sind, durch geeignete Entkopplungsglieder, beispielsweise
Widerstände 6 und 7, voneinander getrennt, parallel dem Eingang eines Verstärkers
8 zugeleitet. Der Verstärker 8, dessen Verstärkungsmaß ebenfalls veränderbar sein
kann, arbeitet in gebräuchlicher Weise auf einen Aufsprechkopf 9 zur Aufzeichnung
auf das Magnetband 1. Dabei kann in gebräuchlicher Weise von einer Hochfrequenzvormagnetisierung
Gebrauch gemacht werden.
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Die beiden Verstärker 4 und 5 liefern zusätzlich Wechsel- oder Gleichspannungen,
deren Höhe von der Amplitude des Nutzsignals abhängt. Dies läßt sich beispielsweise
dadurch realisieren, daß eine der Verstärkerstufen mit einer Diode zur Gleichrichtung
der verstärkten Wechselspannung versehen ist, so daß über die Wege 10 und 11 Gleichspannungen
abnehmbar sind, deren Höhe der von den Mikrophonen 2 und 3 aufgenommenen Lautstärken
entspricht. Über geeignete verstellbare Dämpfungs- und Entkopplungsglieder 12 und
13 werden diese Spannungen einem Gleichspannungsverstärker 14 zugeleitet, der die
beiden Spannungen getrennt zu verstärken vermag. Es wäre auch möglich, an Stelle
eines einzigen Verstärkers 14 in Parallelbetrieb zwei getrennte Gleichstromverstärker
für jeden Kanal vorzusehen. Die Ausgänge arbeiten auf die beiden Wicklungen 16 und
17 einer Magnetisierungsspule 15 in der Weise, daß sich die Gleichspannungen gegenseitig
in ihrer Wirkung auszulöschen trachten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist dies durch eine Mittelanzapfung der Wicklung 15 versinnbildlicht, die an einen
neutralen Pol des Verstärkers 14 gelegt ist.
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Wenn die Schallbeaufschlagung der beiden Mikrophone 2 und 3 gleich
groß ist, so sind auch die beiden in den Wicklungshälften 16 und 17 der Spule 15
auftretenden Ströme einander gleich. Sie können, da sie sich in ihrer Wirkung gegenseitig
aufheben, keine Magnetisierung hervorrufen. Ist dagegen eines der beiden. Mikrophone,
z. B. das Mikrophon 2, stärker beaufschlagt als das andere, so entsteht beispielsweise
in der Verbindungsleitung 10 eine höhere Gleichspannung als in der Leitung 11, und
damit fließt in der Wicklungshälfte 16 ein größerer Strom als in der Wicklungshälfte
17. Da die Differenz dieser beiden Magnetisierungsströme auf die Aufzeichnung wirksam
ist, ergibt sich nun eine Magnetisierung im Sinne einer bestimmten Richtung. Bei
bevorzugter Beaufschlagung des Mikrophons 3 wird die Magnetisierung in der anderen
Richtung überwiegen.
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Auf dem Tonträger 1 ist nun außer dem eigentlichen Nutzsignal auf
diese Weise eine magnetische Gleichflußkomponente aufgezeichnet, die bald einen
positiven, bald einen negativen Verlauf aufweist, bald überhaupt verschwunden ist.
Es geht nun darum, diese Magnetisierungen so auszunutzen, daß bei zunehmender Magnetisierung
in einer bestimmten Flußrichtung die Verstärkung eines dem rechten Ohr zugeordneten
Verstärkers in umgekehrter Weise beeinflußt wird wie die Verstärkung des dem linken
Ohr zugeordneten Übertragungsgliedes und umgekehrt. Bei Nichtvorhandensein einer
Gleichfeldmagnetisierung soll eine gleichmäßige Verteilung auf die beiden übertragungsglieder
für das rechte und das linke Ohr zustande kommen.
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Der Abtastkopf 18 ist mit einem Hallplättchen versehen, wobei das
Hallplättchen allein oder zusammen mit einer induktiven Aufnahme üblicher Art arbeiten
kann. Die Nutzsignale werden in gebräuchlicher Weise einem Verstärker 19, dessen
Verstärkungsmaß, wie durch den veränderbaren Widerstand 20 versinnbildlicht, verändert
werden kann, aufgenommen und gelangen von dessen Ausgang aus zu zwei getrennten
Endverstärkern. Durch geeignete Entkopplungsglieder 21, 22 sowie 23 und 24 sind
die Eingänge der beiden Endverstärker 25 und 26 gegeneinander entkoppelt. Die Verstärker
25 und 26 arbeiten auf Lautsprecher oder andere elektroakustische Übertragungsglieder
27 und 28, die dem rechten und dem linken Ohr zugeordnet sind.
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Es gilt nun in Abhängigkeit der Steuersignale die Verstärker 25 und
26 in gegenläufigem Sinne zu beeinflussen. Hierzu wird über den Übertragungsweg
29 dem Abtastkopf 18 die Hallgleichspannung entnommen, die in dem Gleichstromverstärker
30 verstärkt und nach Richtung und Größe ausgewertet wird. Die Ausgangsströme wirken
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Sinne veränderlicher Dämpfungsglieder
auf die Eingänge der Endverstärker 25 und 26. Das Ausmaß der Beeinflussung kann
durch verstellbare Widerstände 31 und 32 in gewissen Grenzen verändert werden. Die
Änderung kann z. B. leicht so getroffen werden, daß bei unbehinderter Verstärkung
eines der beiden Übertragungssysteme 25, 27 oder 26, 28 jeweils für das andere System
die Verstärkung völlig unterdrückt wird. Die einzelnen Verstärker 19, 25, 26 und
30 können in geeigneter Weise zusammengefaßt werden und gegebenenfalls zusammen
eine einzige Einheit bilden.