DE650039C - Verfahren zur magnetischen Schallaufzeichnung und -wiedergabe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur magnetischen Schallaufzeichnung, bei dem das aufzuzeichnende Wechselfeld unter Vermittlung von Aufzeichnungsmagneten auf einen Tonträger einwirkt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der magnetischen Schallaufzeichnung war es bisher meist üblich, die durch ein Mikrophon in elektrische Schwingungen übertragenen Schallschwingungen einem Paar von Elektromagneten zuzuleiten, zwischen deren im Querschnitt rechteckigen Magnetkernen sich der band- bzw. scheiben- oder drahtförmige Tonträger senkrecht zu den Polen der Magnete vorbeibewegt. Dabei haben die Magnetkerne in der Bewegungsrichtung eine geringere Ausdehnung als in der Richtung senkrecht hierzu, um ein genügendes Auflösungsvermögen für hohe Frequenzen zu erreichen. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht. darin, daß sie nicht verzerrungsfrei arbeitet. Die Verzerrungen sind von besonderer Natur, die in den Gesetzen für die Magnetisierung des Eisens begründet sind. Sie sind verschieden von den bei Lichttonaufzeichnungsverfahren durch die nichtlinearen Charakteristiken der Aufzeichnungsorgane, die gekrümmten Schwärzungskurven der zur Anwendung gelangenden photographischen Materialien usw. bedingten Verzerrungen und kommen durch die spezielle Form der Hysteresiskurve und der magnetischen Streuung bei der Magnetisierung zustande.

Während bei allen übrigen Schallaufzeichriungsverfahren eine nur der momentanen Schallstärke entsprechende Einwirkung auf dem Tonträger entsteht, ist dies infolge der Hysteresis bei der magnetischen Schallaufzeichnung nicht der Fall. Die Magnetisierung der aufzeichnenden Magnetkerne und damit auch des Tonträgers ist nämlich nicht allein von der augenblicklichen Erregerstromstärke abhängig, sondern bekanntlich auch davon, ob diese Stromstärke von kleineren Werten 4-5 her durch Zunahme oder von größeren Werten her durch Abnahme erreicht wurde.

Wirkt auf die Wicklung eines Aufzeichnungsmagneten beispielsweise ein sinusförmiger Wechselstrom ein, wie er in der Kurve a 5°" der Abb. 1 gezeichnet ist, so ist die zeitliche Abhängigkeit der Magnetisierung des Eisenkerns in besonderer Weise verzerrt. Die Kurve b gibt etwa dieses Verhalten wieder. Es ist ersichtlich, daß die Magnetisierung nicht zu gleicher Zeit wie die Feldstärke die Null-Linie durchläuft, sondern daß infolge der Hysteresis eine Verzögerung auftritt, während die Maxima in der Stromstärke und in der Magnetisierung gleichzeitig auftreten. Außerdem weicht, wie aus der Abbildung zu ersehen ist, bei ansteigender Stromstärke des

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Otto Körnei in Berlin.

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- Wechselstroms die Magnetisierungskurve in anderer Weise von der Sinuskurve ab als bei fallender Stromstärke. Diese Verschjg-, denheit in der Form des Anstiegs und cfes Abfalls der Magnetisierungskurve in jeder Halbperiode läßt sich infolge der Materialeigenschaften des Eisens nicht vermeiden. Die daraus sich ergebenden Verzerrungen ^werden der Tonspur eingeprägt und sogar in

ίο verstärktem Maße, da die Hysteresis nicht nur bei der Magnetisierung der Magnetkerne, sondern auch bei der Magnetisierung des Tonträgers zur Wirkung kommt. Die Wiedergabe dieser Spur ergibt infolgedessen starke Verzerrungen, um so mehr, als die Magnetkerne der Wiedergabeeinxichtungen ihrerseits auch mit Hysteresis behaftet sind. Zu der Wirkung der Hysteresis tritt überdies noch, sowohl bei der Aufzeichnung als auch bei der Wiedergabe, die magnetische Streuung, die insbesondere bei den tieferen Frequenzen starke, nichtlineare Verzerrungen mit sich bringt.

Erfindungsgemäß werden die durch die beschriebenen Erscheinungen bedingten Verzerrungen in der Weise vermieden bzw. auf ein Minimum her abgedrückt, daß man das aufzuzeichnende Wechselfeld in zwei gleich ■ starken, gegeneinander um i8o° phasenverschobenen Komponenten auf den Tonträger einwirken läßt, und zwar so, daß zwei getrennte Tonspuren erhalten werden. Hierbei wird das bei den bisher üblichen Magnettonverfahren zur Anwendung gelangende kon- stante Magnetfeld ebenfalls in zwei Komponenten zerlegt, die untereinander gleiche Richtung und gleiche Stärke besitzen.

Bei der Wiedergabe werden die um i8o° in der Phase verschobenen Komponenten des aufgezeichneten Wechselfeldes phasenrichtig zu einer einzigen Wechselspannung zusammengesetzt, die dem Wiedergabeverstärker zugeführt wird.

Die Art und Weise, wie die durch die Hysteresis und die magnetische Streuung bedingten Verzerrungen durch die erfindungsgemäße Zerlegung des aufzuzeichnenden Wechselfeldes in zwei gleich starke, gegen_v einander um i8o° phasenverschobene Kom-

ponenten und durch die phasenrichtige Wiedervereinigung dieser Komponenten auf ein Minimum herabgesetzt werden, ist nach den beispielsweise aus der Gegentaktverstärkung bekannten Prinzipien ohne weiteres verständlieh. Wird nämlich ein Schwingungsvorgang in zwei um i8o° gegeneinander verschobene Anteile zerlegt, die beide bei der Zerlegung entstandene Verzerrungen enthalten, so kompensieren sich diese Verzerrungen bekannt-Hch bei der phasenrichtigen Wiederzusammensetzung vollkommen, sofern sie gradzahlige Harmonische der ursprünglichen * Grundschwingung waren. Falls die Verzerrungen auch ungradzahlige Harmonische enthielten, so ist die Kompensation allerdings keine vollkommene; auf jeden Fall aber ist die resultierende Schwingung der ursprünglichen Schwingung ähnlicher, als es jede der beiden einzelnen Anteile waren.

Die Zerlegung des aufzuzeichnendenWechselfeldes in seine beiden Komponenten erfolgt in an sich bekannter Weise, z. B. mittels eines Transformators, an dessen Primärwicklung die aufzuzeichnenden Sprechspannungen angelegt sind, indem zwischen dessen elektrischer Mitte und je einem der Enden die beiden Komponenten abgenommen werden. An Stelle eines Transformators kann selbstverständlich auch jeder beliebige andere, im elektrischen Mittelpunkt anzuzapfende Spannungsteiler Verwendung finden.

Das bei der Aufzeichnung zur Anwendung gelangende, den Sprechspannungen überlagerte konstante Magnetfeld wird derart in zwei Einzelkomponenten aufgespalten, daß die zur Erzeugung des konstanten Magnetfeldes dienende Stromquelle in der Leitung, die an den elektrischen Mittelpunkt des vorstehend erwähnten Transformators bzw. Spannungsteilers führt, angeordnet wird.

Der zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens verwendete Tonträger hat vorzugsweise Band- oder Scheibenform, und auf seinen beiden Flachseiten greifen entweder unmittelbar anliegend oder in geringem Ab- ⁹^ stand, wie von üblichen Magnettonverfahren her bekannt, Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabemagnete an.

Gegebenenfalls empfiehlt es sich, dem Tonträger in bekannter Weise eine starke, konstante Vormagnetisierung zu erteilen. In diesem Fall wird die Richtung der den Wechselfeldern überlagerten konstanten Magnetfelder der Richtung der Vormagnetisierung entgegengesetzt gewählt. i°5

Während man bei den bisher bekannten Magnettonverfahren die Aufzeichnung bzw. die Wiedergabe mit nur zwei auf den beiden Seiten des Tonträgers angeordneten Aufzeichnungsmagneten bewirkt hat, ist es zur Durch- no führung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich, mindestens drei und vorzugsweise vier Magnete zu verwenden.

Eine geeignete Aufnahmevorrichtung für das neue Verfahren mit vier Aufzeichnungs- H5 magneten ist in der beiliegenden Abb. 2 schematisch wiedergegeben.

Die von dem Mikrophon kommenden und gegebenenfalls verstärkten Sprechspannungen werden der Primärwicklung 1 eines ^lao Transformators zugeführt. Die beiden Enden der Sekundärwicklung 2 dieses Transforma-

Claims (3)

tors werden mit den beiden freien Enden der untereinander in Serie geschalteten Wicklungen der vier Aufzeichnungsmagnete 3, 4, 5, C) verbunden, während der elektrische Mittelpunkt der Sekundärwicklung 2 unter Zwischenschaltung der Batterie 7, die zur Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes dient, mit dem elektrischen Mittelpunkt 8 der vier Magnetwicklungen in Verbindung steht. Auf den beiden Flachseiten des beispielsweise bandförmigen Tonträgers 9, der sich senkrecht zur Zeichenebene bewegt, greifen die zu den Magneten 3, 5 und 4, 6 gehörigen Magnetkerne 3', 5' und 4', 6' an. Auf die hintereinandergeschalteten Wicklungen der Kerne 3' und 5' wirkt die eine Komponente und auf diejenigen der Kerne 4' und 6' die andere, um i8o° phasenverschobene Komponente des aufzuzeichnenden Wechselfeldes ein, wobei die beiden Komponenten jeweils zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung des Transformators und dessen elektrischem Mittelpunkt abgenommen werden. Statt der Aufzeichnungsvorrichtung mit vier Aufzeichnungsmagneten kann in völlig analoger Weise auch eine Vorrichtung mit drei Aufzeichnungsmagneten Verwendung finden. In der Abb. 3 ist eine schematische Darstellung einer derartigen Vorrichtung gezeigt. Hier sind auf der einen Seite des Tonträgers 9 die beiden Magnete 10 und 11 mit den dazugehörigen Magnetkernen io' und 11' und auf der anderen Seite der Magnet 12 mit dem entsprechenden Kern 12' angeordnet. Die Ausdehnung des Magnetkerns 12' quer zur Fortbewegungsrichtung des Bandes muß ebenso groß sein wie diejenige der beiden Kerne io' und 11' einschließlich des zwischen diesen beiden Kernen bestehenden Zwischenraumes. Den hintereinandergeschalteten Wicklungen der Magnete 10 und 12 wird die eine Komponente und denjenigen der Magneten und 12 die andere Komponente des aufzuzeichnenden Wechselfeldes zugeführt. Sowohl bei der Vorrichtung gemäß Abb. 2 als auch 3 sind die auf den beiden Seiten des Tonträgers einander gegenüberliegenden Magnetkerne in gleicher Weise, wie es von Vorrichtungen mit zwei Aufzeichnungsmagneten her bekannt ist, in der Laufrichtung des ■ Tonträgers um einen geringen Betrag gegeneinander versetzt. Bei der Wiedergabe müssen die in den Wicklungen der Magnete induzierten Spannungen, wie schon erwähnt, phasenrichtig zusammengesetzt werden. Dies geschieht mittels Wiedergabevorrichtungen, die weitgehend mit den Aufzeichnungsvorrichtungen übereinstimmen. Bei denselben erübrigt sich indessen die Anordnung einer Batterie zur Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes und die Anbringung einer von der Mitte der Wicklung des Transformators zum elektrischen Mittelpunkt der Magnetwicklung führenden Leitung. In den Abb. 4 und 5 sind die in den Abb. 2 und 3 dargestellten Aufzeichnungsvorrichtungen entsprechenden Wiedergabevorrichtungen und ihre Schaltanordnung dargestellt. Bei der Wiedergabe induzieren die magnetischen Eindrücke des Tonträgers in den Magnetkernen wechselnde Magnetflüsse, die ihrerseits in den zugehörigen Wicklungen Spannungen erzeugen, die phasenrichtig zu einer resultierenden Wiedergabespannung zusammengesetzt und über den Transformator 13 dem Wiedergabeverstärker zugeführt werden. Es ist selbstverständlich, daß man bei der Wiedergabe" mit einer aus drei Aufzeichnungsmagneten bestehenden Vorrichtung auch Aufnahmen, die mit einer aus vier Aufzeichnungsmagneten bestehenden Vorrichtung aufgenommen wurden, und umgekehrt, wiedergeben kann. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es kann der Erfindungsgedanke in den verschiedensten, dem Fachmann geläufigen, konkreten Ausführungsformen verwirklicht werden.. Ρλ τ e-n τλ ν s ρ R ü c η ε :

1. Verfahren zur magnetischen Schallaufzeichnung und -wiedergabe, bei dem das aufzuzeichnende Wechselfeld und ein überlagertes konstantes Magnetfeld auf den Tonträger einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wechselfeld in zwei gleich starke Komponenten zerlegt, die gegeneinander um i8o° in der Phase verschoben sind und in getrennten Tonspuren aufgezeichnet werden, während die zugehörigen konstanten Magnetfelder gleiche Richtung und gleiche Stärke erhalten, und daß man bei der Wiedergabe die beiden Komponenten des Wechselfeldes phasenrichtig zu einer einzigen Wechselspannung zusammensetzt, die dem Verstärker zugeführt wird.

2. Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Tonträgers je zwei Magnete (3, 5 und 4, 6) mit den entsprechenden Magnetkernen (3', 5' und 4', 6') angeordnet sind, wobei auf die hintereinandergeschalteten Wicklungen des einen Magnetpaares (3, 5)

die eine Komponente und auf diejenigen des anderen Magnetpaares (4, 6) die andere Komponente des aufzuzeichnenden bzw. wiederzugebenden Wechselfeldes im Gegentakt einwirken.

3. Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite des Tonträgers zwei Magnete fio, 11) mit den entsprechenden Magnetkernen (ιό', ii') und auf der anderen Seite ein einzelner Magnet (12)· mit dem Magnetkern (12'), dessen Querausdehnung ebenso groß wie die der Kerne (10', 11') zusammen, angeordnet sind, wobei au'f die hintereinandergeschalteten Wicklungen des einzelnen Magneten (12) und des einen ihm gegenüberliegenden Magneten (10) die eine Komponente und auf die gleichfalls hintereinandergeschalteten Wicklungen des einzelnen Magneten (12) und des anderen ihm gegenüberliegenden Magneten (11) die andere Komponente des aufzuzeichnenden bzw. wiederzugebenden Wechselfeldes im Gegentakt einwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen