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Die KlangBild Serie 1977 - "Die DIN 45 500"
Das Bandgerät (KlangBild Heft 09/1977)

Die DIN 45500 war eine Norm, die viele Kontrversen hervorgebracht hatte.
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DIN 45500 - IM SPIEGEL DER NORM - Teil VII.

War zuletzt vom Frequenzumfang und von der richtigen Aussteuerung eines Bandgeräts die Rede, so soll jetzt das - bis in die jüngste Zeit - heikle Kapitel Störgeräuschfreiheit an die Reihe kommen.

Um hierzu wenigstens soviel aus dem vorigen Beitrag zu wiederholen: Bei einem zu starken Bespielen des Bandes besteht die Gefahr der sogenannten Übersteuerung; die Wiedergabe kann durch hörbare Verzerrungen getrübt werden. Alle guten Spulen- und Cassettengeräte haben daher Anzeigeinstrumente oder Vorrichtungen, die signalisieren, wie stark man aussteuern darf, ohne die Aufnahme zu verderben.

Die Anzeigen sind zwar nicht immer sehr genau, zumal die optimale Aussteuerung ja auch noch zum Teil von der Bandsorte abhängt. Grobe Fehlanzeigen sind jedoch zum Glück selten.

Kann man sich nun mit Hilfe der Anzeigen einigermaßen dagegen sichern, das Band zu übersteuern, so helfen die im unteren Bereich oft ungenauen Instrumente natürlich nicht dagegen, das Band aus zu großer Vorsicht zu schwach auszusteuern. In diesem Fall wird nämlich das aufgezeichnete Nutzsignal zu schwach, um das Grundrauschen des Tonbands genügend zu übertönen.

Dieses Rauschen ist physikalisch bedingt und bei jedem Tonband „mit eingebaut" - beim einen stärker, beim anderen schwächer. Ein absolut rauschfreies Tonband gibt es nicht. Es muß ein solches Band auch nicht unbedingt geben, denn wohl kommt es auf den Rauschpegel des Bandes selbst an, noch mehr aber darauf, um wieviel man den Nutzpegel stärker machen kann als den Rauschpegel, ehe die Vollaussteuerung des Bandes erreicht ist. (D. h., ehe der „kubische Klirrgrad" einen Anteil von 3% erreicht hat, gemessen bei 333 Hz.)
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MINDESTENS 46 dB MUSSEN ES SEIN

Ohne zu berücksichtigen, daß diese Prozedur bei einem Spulenbandgerät (z. B. wegen des Bandmaterials) leichter ist als bei einem Cassettengerät, schreibt „Blatt 4" der DIN 45 500 einen Fremdspannungsabstand von mindestens 46dB je Kanal, bezogen auf Vollaussteuerung des Geräts, vor.

Erklären wir das von hinten nach vorn: Einmal darf das Band so stark besprochen (so weit ausgesteuert) werden, daß der im vorherigen Beitrag erwähnte kubische Klirrgrad (k3) den Wert von drei Prozent erreicht. Weiter muß sich die geforderte Störgeräuschfreiheit in beiden Stereokanälen ergeben und nicht nur in einem.

Und schließlich muß der Unterschied (der Abstand) zwischen dem Nutzpegel (der Nutzspannung) und dem Störpegel (der Fremdspannung) mindestens rund 200:1 betragen. Dieses Verhältnis entspricht nämlich den eben erwähnten 46 dB.

Dieser Fremdspannungsabstand stellt allerdings das strengere Kriterium dar. Wenn man eine gleichartige Messung vornimmt, dabei aber bestimmte Störspannungsanteile (für die das Ohr weniger empfindlich ist) ausfiltert, dann ergibt sich ein für das Nutzsignal günstigeres Verhältnis, also ein größerer dB-Zahlenwert.

Dieses „gnädiger" ermittelte Ergebnis ist der sogenannte Ruhe- geräuschspannungsabstand - eine der besonders gottvollen Normwortschöpfungen (zu denen ja auch der Rumpel-geräuschspannungsabstand bei Plattenspielern gehört).

Die Bezeichnung lautet oft auch nur Geräuschspannungsabstand und kommt in Prospekten oder Datenblättern viel häufiger vor als der Fremdspannungsabstand. Der Grund ist einleuchtend: Die Meßmethode liefert um etwa 10 dB höhere (bessere) Werte, und da der höhere dB-Wert die größere Rauscharmut bedeutet (suggeriert), macht es sich im Prospekt halt so besser.
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HIER DARF ES ETWAS MEHR SEIN

Auch die Mindestforderung von DIN 45 500 an den Geräuschspannungsabstand enthält den entsprechend höheren dB-Zahlenwert: Sie beläuft sich auf 56dB.

56dB entsprechen einem Verhältnis von 630:1 - das Nutzsignal muß also, nach dieser Methode ermittelt, mindestens 630mal stärker sein als das Grundrauschen. Bei einem guten Spulenbandgerät stößt die Erfüllung dieser Forderung auf keinerlei Schwierigkeiten. Denn bei der Spulentechnik mit den größeren Tonköpfen, der "manchmal" besseren Elektronik und dem breiteren Band kann man eben auf höhere Aufsprechpegel gehen, ehe es zur Vollaussteuerung des Bandes kommt. Und die Vollaussteuerung ist ja die Bezugsgröße bei der Ermittlung des Geräuschspannungsabstands.

Sieht man sich einmal die Datenblätter von Spitzentonbandgeräten an, so findet man nicht selten Werte von über 60dB (1000:1) oder über 65dB (1778:1) für den Geräuschspannungsabstand. Bringt es ein Gerät hier auf 68dB, dann ist bei ihm das Nutzsignal schon gut 2500mal stärker als das Grundrauschen, und entsprechend klar ist natürlich die Wiedergabe. Es ist daher nicht verwunderlich, daß sich bei Spulenbandgeräten in Heimstudiotechnik das mittlerweile weltbekannte Dolby Rauschverminderungssystem nicht so recht etablieren konnte.

Und dabei hatte es sein Erfinder doch für die Spulenbandtechnik ersonnen - allerdings für die professionelle, also die in Rundfunk- und Plattenaufnahmestudios eingesetzte. Als Dolby-A ist es dort auch nach wie vor in Gebrauch, eben um Aufnahmen mit einem Höchstmaß an Rauschfreiheit produzieren zu können und die Dynamik nicht unnötig einengen zu müssen.
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DOLBY HALF ÜBER DIE HIFI-HÜRDE

Dagegen fand das Dolby-System (als Dolby-B) sozusagen reißenden Absatz bei den Herstellern von Cassettengeräten. Denn diese Gerätegattung ist zwar - wie schon in früheren Beiträgen für diese Zeitschrift ausgeführt - mittlerweile auch absolut HiFi-würdig geworden, doch hat sie es dabei weidlich schwer gehabt.

Neben dem bis heute fortdauernden Problem der Gleichlaufkonstanz war es das Problem der Rauscharmut bei Aufnahme und Wiedergabe, das ihr zu schaffen machte. Das sehr schmale und dünne Band konnte (von der Sorte her) immer noch besser, die kleinen Tonköpfe der Geräte immer noch präziser gefertigt werden - das Signal/Rausch-Verhältnis ließ sich einfach nicht über einen bestimmten Wert hinaus verbessern.

Zwar liefern jetzt die Cassettenbänder der neuesten Generation (z. B. Super-FeLH oder FeCr) auf einem Gerät mit guter Elektronik und gutem Tonkopf auch ohne Tricks die von DIN 45 500 geforderten 56 dB Rauschabstand oder auch noch etwas mehr. Doch das Gros der Cassettengeräte der „unteren HiFi-Regionen" erreicht die geforderte Störgeräuschfreiheit eben nur mit einer Rauschverminderungsschaltung wie der nach Dolby.

Ohne deren Wirkungsweise hier abermals zu schildern, sei in Erinnerung gerufen, daß sich mit ihr - je nach Auslegung - der Geräuschspannungsabstand um etwa 7 bis 10dB verbessern (vergrößern) läßt. Und diese - wie wir gleich sehen werden - bedeutende Verbesserung hat vielen Cassettengeräten über die Hürde DIN 45 500 geholfen.
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EINIGE ZAHLEN ZUM STUDIEREN

Man darf nämlich hier nicht „in einfachen dB denken". Nehmen wir an, ein Cassettengerät bringe es mit einem guten Band ohne Dolby-System auf einen Rauschabstand von 52dB. Dann entspricht es - obwohl das Nutzsignal schon etwa 400mal stärker ist als das Rauschen - noch nicht DIN 45 500.

Bringt nun ein vorhandenes Dolby-System 8dB mehr Rauschabstand, insgesamt also 60dB, dann ist nicht nur die DIN-Forderung (56dB) sicher erfüllt, sondern auch - da 60dB hier ja 1000:1 - das Signal/Rausch-Verhältnis (der Geräuschspannungsabstand) um das Zweieinhalbfache verbessert worden.

Um dem Leser und möglichen Käufer eines Spulen- oder Cassettengeräts das Lesen von Prospektangaben zu erleichtern, folgt hier eine kleine Tabelle mit den dB-Angaben für den Geräuschspannungsabstand und den dazugehörigen „allgemeinverständlichen" Verhältniszahlen.
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Die dB Tabelle zum Umrechnen

50 dB entsprechen eiem Verhältnis von 316:1
51 dB 355:1
52 dB 398:1
53 dB 447:1
54 dB 501:1
55 dB 562:1
56 dB 630:1
57 dB 708:1
58 dB 794:1
59 dB 890:1
60 dB 1000:1
61 dB 1122:1
62 dB 1259:1
63 dB 1413:1
64 dB 1585:1
65 dB 1778:1
66 dB 1995:1
67 dB 2239:1
68 dB 2512:1
69 dB 2818:1
70 dB 3160:1

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Aus der obigen Tabelle ist unschwer abzulesen, daß eine Erhöhung des dB-Werts von 50 auf 60 zu einem reichlich dreifach besseren Rauschabstand führt, während sich bei einer Erhöhung des dB-Werts von 50 auf 70 (also um 20) ein genau zehnfach besserer Wert (reiner Zahlenwert) für den Rauschabstand ergibt.

Dem aufmerksamen Betrachter wird mithin ein System sichtbar, das zumindest beim Arbeiten mit Spannungsverhältnissen (wie hier mit dem Verhältnis Nutzspannung/Rauschspannung) das ganze dB-Zauberwerk auszeichnet: Eine Zunahme um 20dB entspricht hier immer einer Verzehnfachung. Würde unsere Tabelle bei 40dB beginnen, so würde „entsprechen 100:1" dahinterstehen, und es wäre am Anwachsen von 40 auf 60dB wiederum eine Verzehnfachung abzulesen. Natürlich gilt das Ganze auch umgekehrt: Einer Abnahme um 20dB entspricht ein Zurückgehen des reinen Zahlenwerts auf ein Zehntel des vorherigen.
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SCHON WIEDER DIESE dB

Der Autor kann leider nichts dafür, daß es der sich jetzt anschließende Punkt 2.7 in „Blatt 4" von DIN 45 500 schon wieder mit den dB hat. Die Forderung betrifft die Übersprechdämpfung zwischen den jeweils zwei Stereokanälen zweier verschiedener Aufnahmen auf einem in Viertelspurtechnik voll bespielten Band und die Übersprechdämpfung zwischen den beiden zusammengehörigen Stereokanälen ein und derselben Aufnahme.

Denn hier muß man natürlich eine deutliche Unterscheidung treffen: Während die eine Aufnahme auf dem Band der anderen (in Gegenrichtung gemachten) Aufnahme möglichst überhaupt nicht „hineinreden" sollte, dürfen (und sollen) die beiden Kanäle ein und derselben Aufzeichnung bis zu einem gewissen Grad miteinander vermischt sein.

Wie gesagt - das Übersprechen von einer Aufnahme auf die andere soll soweit wie möglich verhindert werden, und so schreibt die Norm eine Übersprechdämpfung von mindestens45 dB (das sind etwa 180:1) zwischen beiden vor. Dieser Wert muß im gesamten Frequenzbereich von 500 Hz bis 6,3 kHz eingehalten werden - und nicht nur das: Bei einer Frequenz von 1 kHz muß er mindestens 60 dB betragen. Die 45dB-Forderung bedeutet, daß bei der Wiedergabe der einen Aufnahme nur etwa 1/180 des Pegels von der anderen Aufnahme herrühren dürfen. Das ist im Grunde viel zuviel - daher auch die Zusatzforderung mit den 60dB, nach welcher der Fremdanteil dann nur noch 1/1000 betragen darf. Gute Spulengeräte bringen es innerhalb eines sehr weiten Frequenzbereiches auf deutlich über 60 dB.
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EINE SEHR BESCHEIDENE FORDERUNG

Anders sieht es mit den beiden zusammengehörigen Kanälen einer Aufnahme aus. Zwar beruht ja der Stereo-Effekt bekanntlich darauf, daß die beiden Kanäle nicht ganz genau dasselbe Signal „befördern" und daß man somit beispielsweise hören kann, daß bei der Aufnahme die Violinen links und die Kontrabässe rechts postiert waren. Andererseits sollten die beiden Signale aber auch nicht zu stark verschieden sein, damit das Klangbild nicht in Links und Rechts auseinanderfällt.

Die DIN-Forderung nach der Übersprechdämpfung zwischen den beiden Kanälen einer Aufnahme nimmt sich denn auch vergleichsweise bescheiden aus. Die entsprechenden Zahlenwerte lauten mindestens 15dB im Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 6,3 kHz, jedoch mindestens 20dB bei 1 kHz.

Bisher „etwas Besseres" gewöhnt, könnte man fast erschrecken bei der Feststellung, daß 15dB nur 1:5,62 entsprechen. Bei der Wiedergabe des einen Stereokanals dürfen also immerhin fast 18 Prozent des Pegels aus dem anderen Kanal herrühren. 20dB entsprechen (vom aufmerksamen Tabellenleser jetzt leicht zu erraten) genau 1:10, so daß bei der Wiedergabe noch immer zehn Prozent „Fremdkanalanteil" vorhanden sein dürfen.

Da können zumindest Spulengeräte denn doch mit besseren Werten aufwarten, zumal bei ihnen die Stereospuren (bei Viertelspurtechnik) auf Lücke gesetzt sind - also 1 + 3 in einer und 2 + 4 in der anderen Richtung. Bei Cassettengeräten liegen dagegen die Spuren bekanntlich nebeneinander, und das Band ist einfach zu schmal, um sehr hohe Übersprechdämpfungswerte zu ermöglichen. So lassen sich wohl Werte von 30dB (etwa 1:32) oder auch 35dB (etwa 1:56) erzielen, viel mehr aber auch nicht. Im nächsten Heft soll dann das Thema „Normforderungen an Spulenband- und Cassettengeräten" abgeschlossen werden.

Joachim Stiehr im SEPTEMBER 1977 KlangBild
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Zusatzinformation bezüglich "DIN"

Das Deutsche Institut für Normung (DIN) ist die deutsche nationale Normenorganisation. Das DIN hat die Rechtsform eines eingetragenen Vereins auf ausschließlich gemeinnütziger Grundlage mit Sitz in Berlin. Das DIN ist Mitglied in den entsprechenden internationalen Normenorganisationen.

Für die Erarbeitung von Normen und Sicherheitsbestimmungen auf dem Gebiet der gesamten Elektrotechnik in der BRD und in Westberlin ist die Deutsche Elektrotechnische Kommission (DKE) im DIN und VDE zuständig.

Die fachliche Arbeit wird in Arbeitsausschüssen bzw. Komitees durchgeführt, die jeweils für eine Normungsaufgabe zuständig sind und sich aus ehrenamtlichen Mitarbeitern zusammensetzen. Bei der Zusammensetzung ist der Grundsatz zu beachten, daß die an diesem Sachgebiet interessierten Kreise (Anwender, Wirtschaft, Behörden, Wissenschaft etc.) im angemessenen Verhältnis vertreten sind.

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