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IBC 2007 - Ein Laserabtaster für analoge Schallplatten

Können Sie eine beliebige zerbrochene Schallplatte abspielen ?
Nein, das kann eigentlich keiner mehr - oder doch ?


(überarbeitet von Gert Redlich im Juni 2010) Auf der IBC 2007, der jährlichen Rundfunkmesse in Amsterdam, bin ich durch reinen Zufall über zwei sehr sympatische Deutsch sprechende Franzosen gestolpert. Die hatten ein üppiges Konstrukt von Lasermagnetbandgerät mit 2 älteren DLT Servo-Motoren auf einem kleinen Messe-Stand ausgestellt.

Und nebendran stand ein sehr großer optischer Schallplattenspieler für die schwarzen analogen Scheiben.

Es war wirklich beeindruckend, was es dort zu sehen gab.
Die beiden Ingenieure haben die Schallplatte mit einem Laserstrahl abgetastet und das Ergebnis mit einer speziellen Art von Video-Kamera "aufgefangen" und dabei den großen Laser/Kamera Schlitten (ähnlich einer Platten-Schneidemaschine) nachgeführt und die Rille Umdrehung für Umdrehung sogar in Stereo "ausgelesen".

Den Daten-"Strom" (die EDV-Gurus sprechen vom "stream") haben Sie auf der riesigen Festplatte eines PCs abgespeichert und dann mit diesem PC analysiert, die "Brocken" aufgearbeitet und neu zugeordnet bzw. verkettet und dann nach Belieben entweder als Audio-Stream digitalisiert oder D/A umgewandelt und wieder analog auf die Lautsprecher ausgegeben.

Unten also der in HTML übertragene einseitige Prospekt :

Sie haben den Prospekt in Englisch geschrieben, obwohl das in Frankreich ja gar nicht "so gerne" gesehen wird. Und sie sprechen perfekt Deutsch, ein Phänomen, jedenfalls ich war verblüfft.

Die beiden kleinen Hifi-Boxen waren der Größe des Standes angemessen
und konnten sich im Lärm des Messeumfeldes fast kein Gehör verschaffen. Dennoch, es war beeindruckend, dieser Laserabtaster.

In meiner Sturm- und Drangzeit in den 70er und 80er Jahren kamen immer wieder phantstische analoge optische Schallplattenabtaster "ganz groß raus" und verschwanden kurz darauf sang- und klanglos im Nirwana.

Die Hauptarbeit des Zusammenbauens der Digital- information aus den Rillen der Platte passiert heutzutage im PC, bei den ganz modernen Quadcore-CPUs sogar in Realtime, sonst eben (nur) als Batchverarbeitung. Aber solche Hochleistungs-PCs gab es damals noch nicht.

An "Optical Phonographic disc Player"
(IST-funded PrestoSpace project)

Before the invention of the magnetic tape recorder in the early 30's, recording on discs was the only way to preserve audio information. National audio archives and radio stations have important collections of historical interest obtained by direct recording. There are millions of such discs, most of them unique, that are waiting on shelves for an efficient digitisation tool.

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Erklärungsbedürftig - die digitale Laser-Abtastung

Wenn der Laserstrahl - er kommt immer aus einer Richtung - auf die Flanke(n) der Rille strahlt, wird er in einem großen Bereich von fast 180 Grad reflektiert bzw. abgelenkt.

In dem Bild oben drüber sehen Sie diesen merkwürdigen massiven halbkeisförmigen Metall-Bügel, mit dem der reflektierte Strahl (er kommt aus dem schwarzen Tubus) wieder aufgefangen wird. Der Grad der Ablenkung ergibt die Amplitude und die Frequenz der Ablenkung zusammen mit der Amplitude (später) das analoge Signal.

Natürlich werden die digitalen "Fragmente" jetzt erstmal in einem Rechner zusammen "montiert" und korrigiert bzw. gefiltert und auf Plausibilität geprüft - wenn die Platte bereits gerissen oder zerbrochen war - und dann ähnlich wie bei der CD in analoge Signale gewandelt. So hatte es mir der Entwickler auf dem Messestand vermittelt.

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Advantages over all playback mechanisms :

Since there is no physical motion and since the measurements are made on angles and not on deviations, there is no limitation in the frequency response, and SNR is good up to over 20kHz. Non-linear distortion is kept to a minimum, even at high signal levels.

Principle of operation

(patents FR2874280, EP1626402, US2006044988) A new mechanism for playing analogue phonographic discs is proposed, able to digitise the discs optically, without physical contact.

The engraved groove is obtained by the action of a fixed shape cutter on a blank disc. This is producing a V shape, composed of two reflecting walls, oriented at about 45 degrees with the surface of the disc. The audio signal is represented on the disc by the lateral speed, the angle of the groove is therefore simply conditioned by the audio signal, the radius, and the disc speed.
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An area of the disc is illuminated by a distribution of coloured rays, the colour depending on the direction of arrival.

Through reflection on the groove walls, at each point of the lighted area, one direction (one colour) is allowed to generate the image of the groove within the camera.

The images obtained are direct coloured-coded sections of the audio signal.

Since the recovered signal is approximately independent of the reflected luminance and dependant only on the colour (hue), a moderate tolerance to occlusion is possible. Several grooves are captured in one rotation of the disc.
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Software processing, after digitising step

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  • Tracking of the grooves on each images corona
  • Matching of parts of signals separated by cracks, and automatic abutting.
  • Detection of dirt, cracks, and scratches.
  • Averaging of the valid pixels, compensation of colour distortion, and conversion to audio signal.
  • Interpolation of missing parts.
  • Joining of signals extracted from different coronas
  • Frequency Eq. :  the output equalisation curve is applied to the signal. A choice of several equalisation curves is proposed, including RIAA  curve.

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Benefits

Advantages over the physical (conventional) mechanisms :
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  1.  No wear of the disc
  2.  No requirement for choosing and replacing the adequate stylus or cartridge
  3.  Lower requirements for disc cleanup
  4.  Ability to play discs with scratches or lacquer cracks

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Advantages over other optical playback mechanisms :
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  1. No photographic consumables are required.
  2. Required resolving power is relatively low : 10 micron is enough. Optical methods that measure the lateral deviation of the grooves require a very high picture definition (lower than 1 micron, in general), which in turn requires expensive and slow acquisition tools.
  3. The images can be used to detect regions where the signal is unreliable due to scratches and dust. This allows to reconstruct the signal where it is missing or unreliable, hereby reducing plops and crackle without the need for blind de-clicking. Optical methods that measure the reflected angle are know to be very sensitive to the cleanliness of the discs.
  4.  Easy adjustment of the acquisition (one manual control for focus and reflection angle)

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Current results (pure sine wave reference signal )

Die Wiedergabe ergibt einen wirklich reinen Sinus
mit einem verzerrungsfreien Abbild, Klirrfaktor absolut unter 1%

Der (sehr alte) Link auf die Autoren

Der Link aus 2007 : http://prestospace.org , prestospace_contact(at)ina.fr
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