.

Die Untersuchung hatte zum Ziel, das Anwachsen der Verzerrungsprodukte Schritt für Schritt zu verfolgen, wie sie primär bei der Bandaufnahme und beim Bandkopieren entstehen und sich schließlich bei der Wiedergabe der auf Platte überspielten Bänder mit den abtastgeometrisch bedingten Fehlern mischen.
.

.

Der erste Schritt bestand in der Aufzeichnung (bzw. Überspielung) von .........

• (1a) reinen 1kHz-Sinus-Signalen,
• (1b) Intermodulations-Signalen (400 + 4000 Hz, 4:1) und
• (1c) Doppelton-Signalen (9.800 + 10.200 Hz, 1:1)

auf ein (optimal eingemessenes) Studio-Band- Original, und zwar pegel-gestuft in 3dB- Intervallen und beginnend bei einem unkritischen Aussteuerungspegel bis hoch in das Gebiet der Bandkompression (Anmerkung : das ist quasi die Übersteuerung des Magnetbandes) hinein.

Das Original-Band sowie die von ihm unter verschiedenen Gesichtspunkten gezogenen Band-Kopien wurden auf 30cm Plattenseiten sowohl außen, in der Mitte und im Innern des Rillenbereichs überspielt (also geschnitten), um auch den Einfluß der Radiusabhängigkeit bei der Abtastung mit einzubeziehen.
.

Es wurde außerdem der Fall der "Direkteinspielung" von Meßsignalen (Anmerkung : also auf kürzestem Weg direkt vom Tongenerator zum Neumann- Schneideverstärker) berücksichtigt.

Die mögliche Verschlechterung der Tonqualität, die durch die heute allgemein übliche Hochaussteuerung (Anmerkung : Wir sprechen auch von Vollaussteuerung) der Bänder, insbesondere nach einer Kopie oder gar einer Zweitkopie, bedingt ist, konnte meßmäßig nach dem oben skizzierten Versuchsablauf studiert werden.

Zum Zweck einer Korrelation der gewonnenen Verzerrungsprozentzahlen mit dem Höreindruck wurden in einem zweiten Schritt kurze Musikpassagen, vorzugsweise Solo- und Duett-Darbietungen, ebenso wie die Meßsignale pegelgestuft aufgenommen, kopiert und auf Platte überspielt.

Das Darbieten dieser Musikproben vor geübten wie auch ungeübten Ohren und das Bewertenlassen des Störgrades der Verzerrungsanteile führt zu bestimmten Aussteuerungsgrenzen, die sicherlich in geringerem Umfang auch repertoireabhängig sind.

Wie die Erfahrung lehrt, empfindet das menschliche Ohr eine Kombination von Verzerrungen geradzahliger Ordnung (Schallplattenwiedergabe) mit solchen ungeradzahliger Ordnung (bandeigene Verzerrungen) als störender, als wenn sie nur einer der beiden Ordnungen angehören, aber den gleichen Prozentsatz der (angenommenen) Summe haben.

Einer der so sehr gerühmten Vorteile von "Direktschnittschallplatten" beruht darauf, d. h. auf dem "Nicht-vorhanden-sein" der bandtypischen Verzerrungen, andererseits wird auch die Direktwiedergabe der Aufnahme auf ein maßvoll ausgesteuertes Band gerühmt (Fehlen der abtastgeometrischen Fehler der Plattenwiedergabe).

Die Wirkung des Zusammentreffens von Verzerrungen beiderlei Ordnungen wird verstärkt, wenn, wie heute allgemein üblich, die Überspielung von der Abmischkopie (oder gar von einer Zweitkopie) eines Mehrspur-Originales erfolgt.

.

Aus den größtenteils hier nicht wiedergegebenen Kurven lassen sich die folgenden Schlüsse ziehen, z.T. als Bestätigung bekannter Tatsachen :

• 1) Bei der Bandsorte AGFA PEM 468 treten die ersten Anzeichen einer Pegelkompression dicht oberhalb +9dB (bzg. 320 nW/m) auf: Diagramm 3.
  
  
• 2) Je nach dem Grad der übersteuerungsbedingten Bandkompression wachsen die k3 (bzw. HD3)-Verzerrungen stärker als mit dem Quadrat der Pegelzunahme, wie es sonst die Regel ist.
  
  
• 3) Selbst totale magnetische Sättigung durch Übersteuerung erzeugt kein Anwachsen der Verzerrungen 2. Ordnung (k2 bzw. HD2).
  
  
• 4) Es macht keinen Unterschied, ob eine Zweitkopie 1:1 von der +3dB-Erstkopie gezogen wird oder als +3dB-Kopie von der 1:1-Erstkopie (siehe Diagramm 1: "Kringel" 2 bis "Kringel" 5 und "Kringel"1 bis "Kringel" 4.
  
  
• 5) Bei dem Kopierschritt Original = 1:1-Kopie wachsen die k3-Verzerrungen etwa in dem gleichen Maße, wie wenn man auf dem Original zum 3dB höheren Pegel übergeht. Dieser Zuwachs wird mit steigender Kopierordnungszahl ("Generation") geringer.
  
  
• 6) Die sinngemäß zueinander gehörenden Kurven der 3 Meßmethoden zeigen eine befriedigende Parallelität.

.

Der fast gleiche Verzerrungsverlauf der Kopien 4 und 5 führte zu der Konsequenz, bei den weiteren Untersuchungen nur noch eine von diesen beiden, nämlich Kopie 4, zu berücksichtigen, Kopie 5 also unbeachtet zu lassen.

Die Signale der verbleibenden 6 Bänder, d.h., des Originales und der Kopien 1, 2, 3, 4 und 6, waren nun auf je 1 LP-Seite zu überspielen, so daß also jede Kopiernummer auf eine Plattenseite plaziert wurde. Da hierbei auch die Radiusabhängigkeit der Verzerrungsbildung bei der Abtastung mit berücksichtigt werden sollte, mußte aus Spielzeitgründen die Signaldauer auf je etwa 1/5 ihres ursprünglichen Wertes reduziert werden.

Die in dieser Weise gekürzten 3 x 7 x 6 = 126 Meßsignale wurden nun derart auf 6 Plattenseiten überspielt, daß jeder Zyklus von 3 x 7 = 21 Signale dreimal, nämlich außen, in der Mitte und im Inneren des Rillenfeldes aufgezeichnet wurde, je Plattenseite waren es somit 63 und insgesamt also 6 x 63 = 379 Signale, welche nach der Pressung ausgewertet werden mußten.
.

Im Sinne einer erschöpfenden Systematik wäre es allerdings gewesen, wenn die Untersuchung wesentlich ausgedehnt worden wäre in der Weise, daß jede Bandpegelstufe mit jedem Plattenpegel, und das in den jeweils 3 Radiusbereichen des Rillenfeldes ("außen, mitte, innen"), kombiniert worden wäre.

Solch eine Akribie hätte jedoch zu einer derart immensen Fülle von Einzelinformationen geführt, daß nicht nur der Bearbeiter völlig überfordert worden wäre, sondern schließlich auch ernsthafte Probleme bezüglich Darstellung und Verständnis der Ergebnisse entstünden.

Daher mußte das Projekt in der Weise gestrafft werden, daß nur die Klirrfaktorverläufe k2 und k3 (HD2 und HD3) gemessen und dann als Summenkurven für den äußeren, den mittleren und den inneren Teil des Rillenfeldes dargestellt wurden. Nur so schien die Gewähr gegeben, daß bündige Schlüsse aus den Ergebnissen gezogen werden konnten.
.

Für solche Schlüsse war auch die Kenntnis der bei der Plattenabtastung allein entstehenden Verzerrungen, also der Fall des "Direktschnittes", wichtig. Aus diesem Grunde wurde eine weitere LP-Seite direkt vom Ton-Generator eingespielt, die die 1kHz-Signale nach demselben Pegelschema enthielt, wie z.B. die vom Bandoriginal überspielte Plattenseite.

Der Vollständigkeit halber wurden hierbei beide Stereokanäle berücksichtigt, d.h. abwechselnd die innere und die äußere Rillenflanke beschriftet. Gemäß unseren oben gemachten Ausführungen über die Korrelation Band/Plattenpegel enthielt also die Plattenseite mit der "Direkteinspielung" folgende Stufen:

-14, -11, -8, -5» -2, +1 und + 4 dB über 8 cm/s (Sp)
.

.

.

Im Gegensatz zu dieser Auswertung der direkt eingespielten Meßsignale (Diagramme 4 und 5 - weiter oben) handelt es sich bei den oben erwähnten 6 LP-Seiten mit den Bandüberspielungen stets nur um eine Beschriftung des linken Kanales, also der inneren Rillenflanke (Diagramme 6 bis 17 - hier unten drunter).
.

.

.

.

.

Aus den Diagrammen 4 bis 17 lassen sich die folgenden Schlüsse ziehen:

• 1) Die Verzerrungsprodukte 2. Ordnung (k2 bzw. HD2) verhalten sich in der für die Plattenabtastung typischen Weise, unabhängig davon, ob sie vom Generator oder vom Band eingespielt werden.
  
  
• 2) Die bandbedingten Verzerrungen dritter Ordnung werden durch das Medium Schallplatte im wesentlichen unverändert übertragen, allerdings teilweise überlagert von Unregelmäßigkeiten, die vermutlich von Mischprodukten mit Plattenrestfehlern und Geräuschanteilen herrühren.
  
  
• 3) Selbst totale Bandsättigung (Kopie 6) läßt k2 (HD2) nicht ansteigen.
  
  
• 4) Im Bereich niedriger Pegel ist der zu erwartende Kurvenverlauf z.T. von Störungen überlagert, so daß dort die Anstiegssteilheit gegenüber dem Bereich hoher Pegelwerte verringert erscheint.
  
  
• 5) Speziell an denjenigen Stellen, an dnene die Verzerrungen zweiter Ordnung überwiegen, ist der Anstieg der Summenkurven k2 + k3 noch mehr oder weniger pegellinear (Wurzel aus der Summe der Quadrate beider Beträge!).
  
  
• 6) Da in der durchgeführten Versuchsreihe die Abtastverzerrungen den Wert von 8% an keiner Stelle überschreiten (s. Diagramm 4 und 5), wird der Einfluß der Rillenradius-Abhängigkeit mit Ansteigen der Kopie-Ordnungsnummer, also mit wachsenden k3-Anteilen, mehr und mehr überdeckt, d.h. die drei zum äußeren, mittleren und inneren Rillenbereich gehörenden Summenkurven konvergieren zunehmend.
  
  
• 7) Die bei PolyGram realisierten Beispiele zeigen, daß selbst im Falle einer Überspielung vom Bandoriginal die Gesamtklirrverzerrungen im inneren Teil des Spielfeldes der Schallplatte die 3%-Grenze erreichen und zwar bei einem Bandpegel von 6dB über 320 nW/m.

Eine Überspielung von der 1:1 Erstkopie hingegen läßt diese Grenze bereits überschreiten. In beiden Fällen wurde von einem Plattenpegel von -2 dB (bez. 8cm/s Sp. bei 1 kHz) ausgegangen. Wählt man hingegen einen Plattenpegel von +4dB, wie heute an der Tagesordnung, werden leicht Verzerrungwerte von 7% bis 8% erreicht.
.

Da die gewonnenen Zahlenwerte mehr akademischen Wert haben, solange keine Zuordnung zwischen diesen und der Wahrnehmungs- bzw. Störfähigkeit des menschlichen Ohres besteht, erwies sich der folgende zweite Schritt unserer Untersuchung als notwendig.

Ausgehend von der Tatsache, daß das menschliche Ohr normalerweise gewohnt ist, mehr oder weniger natürliche Klänge zu hören, die auch im unverzerrten Zustand von u.U. starken harmonischen und nicht harmonischen Obertönen sowie von Geräuschen aller möglicher Art begleitet sind, scheiden die im ersten Teil angewandten Meßtöne für eine gehörsmäßige Beurteilung aus.

Es wurde daher eine Folge von 7 kurzen Musikbeispielen speziell aufgenommen, die bewußt derart ausgesucht waren, daß nicht nur die Frequenzbereiche ober- und unterhalb der eigentlichen "Nutztöne" möglichst frei blieben (um eine Verdeckung der Verzerrungsprodukte zu vermeiden!), sondern auch in etwa den Meßtönen angeglichen waren: es handelt sich um Solo-, Duett- und zwei Klavierpassagen, aus denen wiederum jeweils kurze Teile (15 bis 30 Sekunden) mit möglichst gleichmäßigem Pegel ausgesucht wurden.

Eben die für natürliche Klänge charakteristischen dauernden Pegel- und Obertongehalt-Schwankungen lassen nur eine sehr begrenzte Annäherung des Charakters der Musikpassagen an die Meßtöne zu.

.

• 1. Solo - Flöte
• 2. Solo - Posaune
• 3. Klavier, etwas"getragener" Charakter
• 4. Klavier, etwas bewegter
• 5. Hornduett
• 6. Duett von gestopften Trompeten
• 7. Triangel8chläge

.
Das Bandoriginal mit diesen 7 Passagen wurde in den Aussteuerungen wie die im ersten Teil untersuchten Meßtöne aufgenommen, nämlich in den 7 Pegelstufen;
-6, -3, ±0, +3, +6, +9 und +12 dB (320 nW/m)

Zur Sicherstellung der völligen Gleichheit der Ausführung jedes Beispiels in seinen 7 Pegelstufen wurde für das Original eine 16-Spur-Bandmaschine benutzt, von der 7 Aufsprechverstärker nach dem obigen Pegelschema speziell eingemessen waren, so daß jedes Beispiel nur einmal gespielt werden mußte.

Es sei nochmals hervorgehoben, daß es sich um Mono-Aufnahmen handelt. Es ergaben sich also 7 Musikpassagen in je 7 Pegelstufen, somit 49 "Takes", jeder von ca. 15 bis 30 Sekunden Dauer.

Diese Folge wurde dann gemäß Diagramm 1 auf 5 verschiedene Arten "(unter Fortlassung der Kopieart 5. auf eine Spur von l/4" Band, normale Stereo-Technik!) kopiert.

Auf diese Weise ergaben sich - parallel zu den 6 Bändern mit Verzerrungssignalen - 6 weitere Bänder mit den Musikpassagen: 1 Original und 5 verschiedene Kopien.

Aus Spielzeitgründen konnten die 7 Pegelstufen der 7 Musikbeispiele allerdings nur je einmal auf je eine LP-Seite überspielt werden, d.h. die Einbeziehimg der Radiusabhängigkeit ("außen, mitte, innen") war nicht möglich. Es lagen also schließlich 3 weitere 30cm-Platten von den 6 eben erwähnten Bändern mit den Musikbeispielen vor.

Im Verlauf einer Vorprüfung wurde klar, daß bei Hörtests ein Anhören aller 7 aufgezeichneter Pegelstufen nicht notwendig war, um die Progression der Verzerrungeanteile mit dem Pegel zu verfolgen.

Vielmehr genügte die 3., 5., 6. und 7. Pegelstufe, d.h. zum Beispiel beim Original die Pegel -0, +6, +9 und +12dB (bez. 320 nW/m). Auf diese Weise kann einer unnötigen Ermüdung der Testpersonen vorgebeugt werden.

Es hat sich ferner als wichtig herausgestellt, daß bei den Hörtests nicht nur die Pegelunterschiede von Stufe zu Stufe durch einen entsprechenden Abhörpegelregler wieder ausgeglichen werden müssen, sondern auch die Reihenfolge nicht in der vorgegebenen progressiven Form, sondern verschlüsselt den Testpersonen angeboten wird, um jede Möglichkeit einer suggestiven Beeinflussung auszuschließen.
.

Die Beurteilung sollte nach dem allgemein bekannten Schema von 10 bis 0 vorgenommen werden, d.h.
.

• 10 einwandfrei
• 8 (noch) nicht störend
• 6 bereits störend
• 4 störend
• 2 stark störend
• 0 indiskutabel

.
Für die Eintragung der hiernach zutreffenden Qualitätsurteile (betr.: Störwirkung der nicht-linearen Verzerrungen) ist ein geeigneter Fragebogen für die Testteilnehmer geschaffen worden.
.

Erste Erfahrungen mit solchen Abhörsitzungen waren die folgenden Punkte:
.

• 1) Es ist ziemlich schwer, besonders innerhalb einer Gruppe von Personen mit kritischer Hörerfahrung, eine gemeinsame Ausgangsbasis zu finden z.B. schon dafür, ob etwa die Wiedergabe der Plattenseite vom Bandoriginal wirklich von jedem als "einwandfrei" (ausgenommen natürlich die beiden höchsten Pegel) anerkannt werden kann: schon da gibt es voneinander abweichende Vorstellungen darüber, was eine einwandfreie Aufnahme und/oder was eine ideale Wiedergabequalität ist.
  
  
• 2) Ganz ähnlich ist eine schlüssige Beantwortung der Frage - "wie schlecht ist schlecht?" kaum möglich, d.h. auch das negative Ende der Qualitäts-Skala ist etwas problematisch.
  
  
• 3) Ein besonders sinnfälliges Beispiel für die in Punkt 2 angeschnittene Problematik ist z.B. der Klang von bestimmten Blechblasinstrumenten, deren Obertonspektrum derart stark im Sinne von "Schmetterklängen" sein kann, daß das Urteil schwerfällt, ob es sich um jene oder bereits um Verzerrungsprodukte handelt.
  
  
• 4) Eine erste Auswertung der bis jetzt vorliegenden Fragebogenantworten läßt erkennen, daß der Verzerrungsgehalt der letzten Pegelstufe (d.h. 12dB über 520 nW/m) in jedem Falle unannehmbar ist, selbst bei der Wiedergabe der vom Original überspielten Plattenseite.
  
  
• 5) Auch die vorletzte Pegelstufe (d.h. +9dB), wiedergegeben von derjenigen Plattenseite, die von der 1:1 Erstkopie des Originals stammt, kann noch nicht akzeptiert werden.
  
  
• 6) Erst die Wiedergabe der drittletzten Pegelstufe (+6dB) dieser unter 5. genannten Plattenseite ist befriedigend. Demnach sollte ein Wert von 6dB über 320 nW/m als Grenzwert für das Mehrspuroriginal und die Abmischkopie angesehen werden, besonders da der Höreindruek dieser Pegelstufe von einer mit nur +2dB (bezgl. 8cm/s) ausgesteuerten Schallplatte stammt.
  
  
• 7) In Einzelfällen, d.h. je nach der Plazierung des betreffenden Titels auf der Schallplatte und je nach der Instrumentation (s. Pkt. 3!) ist sicherlich eine gewisse Flexibilität der in Punkt 6 aufgestellten Aussteuerungsgrenze nicht auszuschließen.
  
  
• 8) Es ist schließlich auch noch denkbar, daß eine geringfügige Erhöhung des Grenzpegels (Punkt 6) dadurch möglich wird, daß in einem Arrangement mit vollem Orchester die entstehenden Verzerrungsprodukte z.T. verdeckt werden.

.

.