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Relativ früh mit PCM angefangen

Karl Breh hat als Physiker reltaiv früh die Vorteile einer digitalen Speicherung von Tonsignalen erkannt, obwohl er nicht in der EDV tätig war. Daß diese neuen Gedanken allesamt mit anfänglichen Problemen konfrontiert wurden, ist einem Physiker geläufig. Viele neue physikalische Erkenntnisse wurden erst im Laufe von Jahrzehnten zuende gedacht und mündeten dann auch in verkaufs- oder gebrauchsfähige Produkte.

Und so war es auch in den Anfängen der PCM Magnetbandrecorder- Technik ab 1979. Zur Erstellung der DHFI Test-Schallplatten und DHFI Beispiel-Musikstücken wurden bereits 1980 von Breh, Jecklin, Seikritt und weiteren Redaktionsmitgliedern digitale Tonaufnahmen gemacht (deren Kassetten uns inzwischen fast alle vorliegen).

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Ein Erfahrungsbericht mit einem integrierten VHS PCM Recorder

Hitachi DIGITAL-Recorder PCM-V3000E
Halbprofessionelle PCM-Maschine

Eine erste integrierte PCM Maschine

Auch bisher schon war die PCM-Aufnahmetechnik dem Amateur zugänglich. Er benötigte hierzu einen PCM-Adapter und einen Videorecorder. Eine Kombination dieser Art haben wir bereits in Heft 09/1980 getestet.

Inzwischen sind zwei japanische Hersteller einen konsequenten Schritt weiter gegangen. Hitachi und Technics bieten Recorder an, in denen ein VHS-Recorder und ein PCM-Adapter in einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Diese Geräte eignen sich nur für Tonaufnahme-und Wiedergabe in Digitaltechnik. Für Videozwecke sind sie unbrauchbar.

In gewisser Weise kann man sie als die modernen Nachfolger halbprofessioneller Tonbandmaschinen bezeichnen, wenngleich vom Funktionellen her betrachtet einige Einschränkungen zu machen sind.

Der HITACHI PCM-V3000E

Der Audio/Video-Recorder in PCM-Digitaltechnik PCM-V3000E - wie das Gerät offiziell heißt - von Hitachi steht es uns derzeit zur Erprobung zur Verfügung. Nachfolgend bringen wir einen ersten Erfahrungsbericht. Dieses digitale Tonbandgerät wird übrigens zu einem Preis von rund 5000,- DM zu haben sein.

Nicht viel größer als ein CC-Recorder
Die Beschreibungen zu den Bildern :

Um es genau zu sagen, der Hitachi PCM-V300E ist sogar etwas gedrungener als der Nakamichi ZXL700 (siehe Heft 9/1981). Etwas weniger als Zweidrittel der
Frontseite sind dem Frontlader-Cassettenfach des VHS-Recorders und den dazugehörigen Bedienelementen vorbehalten (Bild 1).

Im rechten Teil der Frontseite unten sind einige digitalspezifische Bedienelemente untergebracht, die normalerweise durch eine Klappe abgedeckt werden, obwohl man die Anzeigen (Bild 2) während der Wiedergabe im Auge halten sollte.

Großflächig und übersichtlich sind Aussteuerungsdisplay und Bandzählwerk ausgelegt. Der zweiteilige Drehknopf für die Aussteuerung ist sinnvoll zugeordnet. Der wesentlich kleinere Ausgangspegelsteller wirkt leider nur gleichzeitig auf den Kopfhörer- und auf den Line-Ausgang (Bild 3).

Keine Mikrophon-Eingänge

Auf der Rückseite des Gerätes befinden sich vier Cinch-Buchsen für die hochpegeligen Ein- und Ausgänge, je ein Ein- und Ausgang für digitales Überspielen (nur je ein Pol, da die Digitalinformation seriell verarbeitet wird) und je ein Ein- und Ausgang für ein analoges Tonsignal, das zusätzlich z.B. für einen Kommentar oder Diasteuerung aufgezeichnet werden kann.

Mikrophon-Eingänge fehlen. Vermutlich geht der Hersteller doch davon aus, daß ein solcher Recorder in professionellen Studios eingesetzt wird, in denen Regiepulte vorhanden sind. Wir haben das Gerät einwandfrei mit einem Sony-Mischpult vom Typ MX-710 betrieben. Will man die Qualität des Recorders ausschöpfen, darf man natürlich kein minderwertiges Mischpult davorschalten und sollte auch bei der Auswahl der Mikrophone sehr wählerisch sein. An einen HiFi-Verstärker kann man den Recorder selbstverständlich direkt anschließen. Man kann auch beispielsweise die Mikrophon-Verstärker eines Revox-Spulentonbandgerätes verwenden.

Wichtige technische Daten

  (ermittelt aus den Angaben des Herstellers)
Abmessungen (B x H x T in mm) 435 x 270 x 306
Gewicht 16 kg
Bandcassetten VHS (T- oder E-Version)
Video-Signalnorm NTSC
Abtastfrequenz 44 056 Hz
Quantisierung 14 Bit linear codiert
Fehler-Erkennung 16BitCRCC
Fehler-Korrektur Korrekturworte P, Q
Übertragungsbereich 20 Hz bis 20 kHz ± 1 dB
System-Dynamik ca. 85 dB
Klirrgrad kleiner 0,03% (bei Vollaussteuerung)
Bandgeschwindigkeit 33,4 mm/s (VHS/NTSC)
Spielzeit E-240 168 Minuten
Umspulzeit E-240: 339s
Eingänge-Ausgänge  
Hochpegel  
Eingang > 300 mV ^ >-10,5dBV
Ausgang 1 V ^ 0dBV
Digitaler Überspiel-Eingang seriell, video-ähnlich 1 Vss (75 Ohm)
Digitaler Überspiel- Ausgang seriell, video-ähnlich 1 Vss (75 Ohm)
Audio Eingang >80mV ^ > -22dBV
(Rjn = 50 k a Aussteuerungsautomatik)
Audio Ausgang 400 mV ^ -8dBV (RL >50kQ)
Kopfhörerausgang RL > 8Ohm

NTSC-Norm

Leider wird das Digitalsignal zur Aufzeichnung auf VHS-Cassette nach der amerikanischen NTSC-Norm und nicht nach der bei uns üblichen PAL-Norm aufbereitet. So konnten wir die uns bereits vorliegenden Digitalaufnahmen auf dem Gerät nicht abspielen, weil sie mit einem PCM-Adapter aufgezeichnet
wurden, der mit der PAL-Norm arbeitet. Wer am Austausch von Bändern nicht interessiert ist, wird in der Verwendung der NTSC-Norm keine Einschränkung sehen.

Besonderheiten

Im Vergleich zu den bislang bekannten Adapter-Recorderkombinationen nennt der Hersteller folgende besondere Vorteile des PCM-V300E :
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  • • reduzierte nichtlineare Verzerrung durch Verwendung eines rauscharmen Sample- und Hold-ICs und neuentwickelte Analog-Digital- und Digital-Analog-Konverter
  • • größere Zuverlässigkeit und kleinere Abmessungen durch Verwendung eines schnellschaltenden C-MOS LSI (Large Scale Integrated Circuit).
  • • Steuerung des Bandantriebes des Videorecorders durch den Quarz-Oszillator des PCM-Adapters (Gleichlaufschwankungen und auch Bandgeschwindigkeitsfehler nicht mehr meßbar)
  • • verringerte Probleme bei Bandaustausch durch neuentwickelte DSLC-Schaltung (Data Slice Level Control = Trigger-Level-Überwachung).
  • • digitales Muting und digitaler Überspielausgang.
  • • Kurzhub-Bedientasten, Mikroprozessor-gesteuerte Funktionen.

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Umgang und Bedienung :

Der Umgang mit dem Gerät ist natürlich ungewohnt, für PCM-erfahrene HiFi-Amateure aber unproblematisch, selbst wenn man, wie wir anfänglich, über keinerlei Bedienungsanleitung verfügt. Wir haben über eine High-End-Anlage ein Demo-Band abgehört, wobei auffiel, daß zumindest eines der Musikbeispiele ursprünglich wohl keine Digitalaufnahme sein konnte, zu sehr störte deutliches Rauschen beim Einsetzen der Modulation. Beim Überspielen von DMM (Direct Metal Mastering)-Teldec-Platten, die vom Digital-Master geschnitten wurden, konnten keinerlei Qualitätsverluste und nicht das mindeste Rauschen festgestellt werden.

Ein gutes Mischpult wird benötigt :

Da der Recorder nur Cinch-Eingänge und kein XLR hat, würde auch dieser Yamaha RM-602 ausreichen.

Unter Verwendung von Mikrophonbau-Kondensator-Mikrofonen, einem Sony-Mischpult MX-710 und einer von der aufgezeichneten Modulation her äußerst kritischen japanischen Direktschnittplatte mit Werken von Stockhausen für Flöte und Perkusssionsinstrumentes wurden die High-End-Boxen Magnat Plasma und Arcus Reference (siehe Heft 7/1982) auf PCM aufgezeichnet und die Aufzeichnung iterativ über die entsprechenden Boxen wiedergegeben, das heißt, Aufnahme und anschließende Wiedergabe über dieselben Lautsprecher wurden mehrfach wiederholt, was zu einer Potenzierung vorhandener Mängel führt.

Für Experimente dieser Art ist eine solche digitale Aufzeich- nungsapparatur ideal geeignet, weil sie keine nennenswerten zusätzlichen klangverändernden Parameter einführt. Leider gab es bei diesen Experimenten einen kleinen Verkehrsunfall in Form einer Rückkopplung. Dies muß ein Bauteil im PCM-Recorder übel genommen haben (Überladung?), denn seither treten aufnahmseitig Störungen auf, die zu beseitigen wir noch keine Möglichkeit hatten.

Anmerkung: Der Beispiel Mixer rechts funktioniert ohne zusätzliche Speisespannung nur mit dynamischen oder Elektret-Mikrofonen.

Demnächst gibt es mehr über PCM

Wir werden das Gerät jedoch noch weiterhin praktisch erproben und zu einem späteren Zeitpunkt mehr darüber berichten.

Eines läßt sich aber auch jetzt schon feststellen: Die vom PCM-V 300 E gewährleistete Qualität der Aufnahme und Wiedergabe stellt selbst professionelle Tonbandmaschinen (ohne Kompander) in den Schatten. Aber es gibt Einschränkungen funktioneller Natur. Zwar kann man auf einer E-240 Videocassette 168 Minuten (d.h. wegen der größeren Bandgeschwindigkeit bei NTSC nicht 4, sondern nur 2 Stunden 48 Minuten) ununterbrochen aufzeichnen, aber montieren oder schneiden wie auf einem halbprofessionellen Analog-Spulentonband-gerät läßt sich das PCM-Videoband eben nicht. Der Amateur verfügt durch ein solches Gerät zwar über einen extrem hohen klanglichen Qualitätsstandard, nicht aber über professionelle Editing-Funktionen.

Br.

Informationen zu den Bildern :

Bild 1: Bedientasten für das Laufwerk

Bild 1: Bedientasten für das Laufwerk: Start und Stop, schnelles Vor- und Rückspulen, Aufnahme- und Pausetaste für die Vorabaussteuerung, After-Rec.-Taste zur nachträglichen Aufnahme einer analogen Tonspur (z.B. für Diasteuerimpulse, Kommentare etc.), Mute-Taste für das optimale Ausschalten (digital) des Tonsignals bei der Aufnahme und Start-Taste für den Start ab einer im „Address"-Bandzählwerk gespeicherten Bandposition. Alle Tasten und das Bandzählwerk arbeiten über einen Mikroprozessor. Links neben dem Cassettenfach gibt es noch zwei Schiebetasten: „Auto Rewind" erlaubt Rückspulen oder Stop am Bandende, „Timer" gestattet Timer-Start in Aufnahme- oder Wiedergabefunktion (keine Sicherung gegen Fehllöschungen). Beide Tasten verfügen über eine Stellung „off". Die „Eject"-Taste befindet sich rechts neben dem Cassettenfach.

Bild 2: Die Klappe vorne für diverse Funktionen

Bild 2: Eine Klappe deckt normalerweise die „Drop out" Anzeige sowie die Anzeigen für die erste und zweite Fehlerkorrektur, die Preemphasis-Taste, die Drehknöpfe für die Tracking-Justage und „Data Slice Level Control" (DSLC) ab. Diese Trigger-Level-Anpassung erfolgt beim PCM-V 300 E wahlweise automatisch, wodurch eine bessere Bandaustauschbarkeit gewährleistet ist. Stereo-Kopfhörer sind an einer Klinken-Buchse anzuschließen. Am Pegelsteller kann die Lautstärke verändert werden. Er wirkt auch auf den Line-Ausgang, über den das Gerät an die HiFi-Verstärker angeschlossen wird.
Der Aussteuerungssteiler ist geteilt, d.h. man kann den linken und rechten Kanal getrennt aussteuern, aber für gemeinsame Aussteuerung mit einer Rutschkupplung versehen.

Bild 3: Aussteuerungs-Display, Bandzählwerk

Bild 3: Aussteuerungs-Display, Bandzählwerk mit Suchlauf-Speicher zum automatischen Start ab einer eingegebenen Bandstelle. Die Aussteuerungsanzeige wird vom Analogsignal (statt digital) gesteuert, und was man während der Aufnahme beim Monitor-Anschluß des Geräts an einen HiFi-Verstärker hört, ist das durchgeschleifte Analogsignal (keine Hinter-Digital-Abhörmög-lichkeit wie bei einigen anderen Processo-ren). Die Aussteuerung arbeitet mit einer 16teiligen LED-Kette je Kanal, wobei ab -9 dB Aussteuerung ein Farbwechsel von grün nach hellrot erfolgt.
Dieser 9-dB-Punkt sollte normalerweise auch als Aussteuerungsgrenze angesehen werden, im praktischen Betrieb ist dieser Punkt mit dem O-dB-Punkt von Analog-Stu-diomaschinen vergleichbar. Oberhalb von 0 dB setzt hier die Verzerrung abrupt und deutlich hörbar ein (PCM-typisch), bei analoger Aufzeichnung oberhalb des üblichen Nennpegels dagegen nur sehr weich und oft noch tolerierbar. Zusätzlich gibt es bei diesem PCM-Recorder für jeden Kanal noch eine Übersteuerungsanzeige als „letzte Warnung", ihr Aufleuchten sollte vermieden werden. Drückt man die „Peak Hold"-Taste, wird oberhalb -9dB, d.h. im hellroten Bereich die jeweils oberste LED bis gut eine Sekunde lang gehalten. Eine weitere Taste gestattet das Umschalten von „normal" auf D.D., was vermutlich die Abkürzung für Digital Dubbing bedeutet.

Bild 4: Blockdiagramm des PCM-V300E

Bild 4: Blockdiagramm des PCM-V300E, wie vom Hersteller angegeben. Statt Frequenzprüfung müßte es wohl heißen „Frequenzfilter" (Tiefpaß von ca. 21 kHz).

Was diesem Diagramm nicht zu entnehmen ist, ist die Tatsache, daß das Audiosignal bei Aufnahme vom Eingang direkt auf den Monitor-Ausgang durchgeschleift ist. Obwohl A/D- und D/A-Konverter getrennt vorliegen, können sie offenbar nicht gleichzeitig betrieben werden, vermutlich wegen des zentralen Datenspeichers für Aufnahme- und Wiedergabe, der die Daten ver- und entschachtelt (Interleaving, damit Speicherfehler besser ausgeglichen werden können). Wie die Erprobung zeigte, verfügt der Digital-Copy-Ausgang anscheinend leider nicht über die in der Praxis recht wichtige Fehlerkorrektur, der Grund wird gleichermaßen im nicht gleichzeitig nutzbaren Aufnahme- und Wiedergabeteil liegen.

Der Digital-Ein- und Ausgang fehlt auch im Blockdiagramm. Interessant ist, daß er seriell die Daten nacheinander zur Verfügung stellt und dies mit video-ähnlicher Synchronisation. Um das Gerät zu benutzen, ist es erfreulicherweise nicht erforderlich, diese komplizierten Zusammenhänge zu verstehen. Wir haben das Blockdiagramm auch nur für technisch besonders Interessierte abgebildet.
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