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"Audio-Wissen von 1974" - Die Themen dieser Artikel sind:

Was war mit der analogen Audio-Studio-Technik machbar und was sollte bzw. mußte ein Toningenieur wissen und gelernt haben. Daß viele dieser Themen (wir schreiben zur Zeit 2016) bereits 35 Jahre alt sind und durch die schleichende Digitalisierung völlig überholt sind, bedeutet nicht, daß sich die physikalischen Grundlagen wesentlich geändert haben.

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E. 1. 2. 6. Abtastvorgang

Zur Rückgewinnung des magnetisch gespeicherten Schallereignisses dient der Hörkopf. Er ist im allgemeinen genauso aufgebaut wie der Sprechkopf. Jedoch muß der rückwärtige Spalt so klein wie möglich gehalten werden, damit der magnetische Widerstand des Ringkernes ebenfalls klein bleibt und der Streufluß minimal wird.

Befindet sich eine magnetisierte Stelle des Tonträgers am Hörkopfspalt, so benutzen die äußeren Flußlinien dieser Stelle den Ringkern des Hörkopfes als magnetischen Leiter, weil dessen Permeabilität im Vergleich zu der des Spaltes oder der Luft wesentlich größer ist.

Beim Vorüberziehen des Bandes am Spalt ändern sich die Richtung und die Dichte der Flußlinien im Ringkern entsprechend der magnetischen Aufzeichnung, wodurch im Hörkopf nach dem Induktionsgesetz eine Spannung induziert wird. Wie wir sehen werden, hängt diese nicht nur von der Intensität der Aufzeichnung ab, sondern sie ist auch noch von anderen bei der Abtastung auftretenden Einflüssen abhängig. Zunächst interessiert die Größe der Leerlaufspannung.

Hörkopfleerlaufspannung

Nach der allgemeinen Form des Induktionsgesetzes

Formel

ist die im Hörkopf induzierte Spannung der Windungszahl n des Hörkopfes und der in der Zeiteinheit erfolgenden Flußänderung des äußeren Bandflusses proportional. Für die im Hörkopf induzierte Spannung ist jedoch nicht der äußere Bandfluß Ba, sondern der im Augenblick der Abtastung im Kern des Hörkopfes wirkende Nutzfluß Bk maßgebend. Dieser ist zunächst über eine Kernflußkonstante kp, deren Größe von den physikalischen Eigenschaften des Kopfes abhängt, mit dem äußeren Bandfluß Ba verkoppelt.

Formel

Abtastverluste

Wie beim Aufzeichnungsvorgang treten auch beim Abtastvorgang Dämpfungserscheinungen auf, die auf den Abstand zwischen Tonträger und Hörkopf, die frequenzabhängigen Wirbelstromverluste im Ringkern und die aus der endlichen Ausdehnung des Hörkopfes und seiner Spaltbreite bedingten wellenlängenabhängigen Verluste zurückzuführen sind.

Durch den Abstand zwischen Tonträger und Hörkopf wird vom letzteren nicht mehr der gesamte äußere Bandfluß erfaßt. Wie wir bereits bei der Betrachtung des Feldes in der Umgebung des Tonträgers festgestellt hatten, nimmt die Flußdichte des äußeren Bandflusses mit zunehmender Entfernung vom Tonträger bei kleinen Wellenlängen rascher ab als bei großen.

Daraus resultiert die Abhängigkeit der Abstandsverluste von der Wellenlänge. Der den Ringkern des Hörkopfes erfassende Nutzfluß erfährt deshalb gegenüber dem äußeren Bandfluß bei Nichtbeachten aller anderen Verluste - einschließlich der durch die Kernflußkonstante erfaßten - eine Dämpfung nach folgender Beziehung:

Formel

a = Abstand zwischen Tonträger und Hörkopf.

Ursachen der Amplitudenmodulationsverzerrung

In der Praxis zeigt sich, daß selbst in günstigen Fällen bei hochglanzpolierter Bandzone des Kopfes, die auch Spiegel genannt wird, und glatter Oberfläche des Bandes ein Abstand unter 1um kaum zu erreichen ist. Dieser Abstand hat entsprechend Bild 181 bei einer Frequenz von 15.000 Hz und einer Bandgeschwindigkeit von 76,2 cm/s nur einen Pegelabfall von etwa 1dB, dagegen bei 19,05 cm/s schon einen solchen von 5dB zur Folge.

Bei der Abtastung wird also eine kleine Vergrößerung des Abstandes bei kleinen Wellenlängen einen relativ größeren Amplitudenabfall zur Folge haben, während die größeren Wellenlängen mit nahezu unveränderter Amplitude wiedergegeben werden.

Daraus ergibt sich für die Praxis, daß eine Abstandsvergrößerung, wie sie zum Beispiel durch Verschmutzung der Abtaststelle am Kopf leicht entstehen kann, auf das sorgfältigste vermieden werden muß.

Abstandsänderungen, wie sie zum Beispiel durch schwankenden Bandzug und Unebenheiten des Tonträgers hervorgerufen werden können, bewirken außerdem genau wie beim Aufzeichnungsvorgang eine Amplitudenmodulation, die vor allem die kleineren Wellenlängen erfaßt. Dieser abtastseitigen Amplitudenmodulation überlagert sich die der Aufzeichnung, so daß sich eine nach statistischen Gesetzen erfolgende Summierung zu einer insgesamt größeren Amplitudenmodulationsverzerrung einstellt.

Hysterese- und Wirbelstromverluste

Die frequenzabhängigen Verluste des Abtastvorganges werden zunächst durch die Hysterese- und Wirbelstromverluste im Ringkern des Hörkopfes hervorgerufen, zu denen noch die durch den ohmschen Widerstand der Hörkopfwicklung und deren Kapazität bedingten Verluste hinzukommen.

Es zeigt sich, daß der Einfluß der Wirbelstromverluste den der anderen bei weitem überwiegt. Die Wirbelstromverluste sind bekanntlich von der elektrischen Leitfähigkeit des Kernmaterials abhängig. Zu ihrer Verminderung werden die später bei der Behandlung der verschiedenartigen Kopfausführungen angegebenen Maßnahmen hinsichtlich Materialauswahl und Lamellierung getroffen.

Die Ermittlung der frequenzabhängigen Verluste des Hörkopfes kann experimentell durch Abtastung einer Testaufzeichnung mit verschiedenen Bandgeschwindigkeiten erfolgen. Auf diese Weise können auch die frequenzabhängigen Verluste von den wellenlängenabhängigen erkennbar getrennt werden. Aus dem unterschiedlichen Verlauf der Kurven 1 bis 3 für die vom Hörkopf bei den verschiedenen Bandgeschwindigkeiten abgegebenen Spannungen kann man nach Bild 182 die frequenzabhängigen Abtastverluste ermitteln (Kurve 4).

Die Ursachen

Die wellenlängenabhängigen Verluste des Abtastvorganges werden durch zwei verschiedene Einflüsse hervorgerufen. Erstens führt die endliche Ausdehnung des Hörkopfes zu einer Welligkeit der induzierten Hörkopfspannung, wenn die Wellenlänge in die Größenordnung der Kopfabmessungen gerät. Zweitens hat die Spaltausdehnung des Hörkopfes ein Absinken der Spannung dann zur Folge, wenn die Wellenlänge mit der Spaltbreite vergleichbar wird.

Für die Ermittlung der Abhängigkeit des Nutzflusses von der Wellenlänge im erstgenannten Fall geht man zweckmäßigerweise wieder von einer sinusförmigen Verteilung der Magnetisierung aus. Bei größeren Wellenlängen erfaßt nur noch ein Teil des Bandflusses einer Halbwelle den Ringkern des Hörkopfes, während sich der restliche Teil der Flußlimen um den Kopf herum oder über dessen Abschirmgehäuse schließt.

Maßgebend für den den Hörkopf erfassenden Nutzfluß ist die Größe Lk, die sich auf Form und Größe des Hörkopfes und des Kopfspiegels sowie aus dem Grad der Umschlingung des Kopfes durch das Band ergibt [Bild 183a]. Unter Vernachlässigung des Streuflusses und der anderen Abtastverluste ergibt sich der Nutzfluß aus der Integration der Gleichung (67) über die Entfernung Lk zu

sehr lange Formel

Danach sind in Abhängigkeit vom Verhältnis Lk/lambda periodische Schwankungen der im Hörkopf induzierten Spannung zu erwarten, deren Amplituden mit zunehmender Wellenlänge größer werden.

In Bild 183 b ist der Nutzfluß, bezogen auf den Bandfluß in Abhängigkeit vom Verhältnis Lk/lambda dargestellt. Für eine Bandgeschwindigkeit von 38,1cm/s und eine Größe von Ik = 12mm, die für die in der Studiotechnik verwendeten Hörköpfe mit Ringkern näherungsweise angenommen werden kann, ist auch die Frequenzteilung eingezeichnet.

Daraus geht nicht nur hervor, in welchem Ausmaß ein störender Einfluß der Welligkeit auf die Linearität des Frequenzganges zu erwarten ist, sondern daß das bei etwa 50Hz liegende erste Maximum auch eine Herabsetzung der unteren Grenzfrequenz begünstigt.

Bezüglich des wellenlängenabhängigen Einflusses der Spaltfeldausdehnung ist einzusehen, daß die im Hörkopf induzierte Spannung dann zu Null werden muß, wenn die aufgezeichnete Wellenlänge gleich der effektiven Spaltbreite des Hörkopfes ist. Zur Feststellung des gesamten funktionellen Zusammenhanges zwischen dem Nutzfluß und der Spaltbreite muß jedoch rechnerisch vorgegangen werden [230].

Jetzt wird es hoch mathematisch :

Ausgang ist hierbei wieder Gleichung (67). Tritt eine bestimmte Stelle des Tonträgers an der Stelle x1 in das Feld des effektiven Hörkopfspaltes ein und an der Stelle X2 wieder aus, so ergibt sich gemäß Bild 184 a der mittlere Nutzfluß psi-mK dieser Stelle des Tonträgers zu:

sehr sehr lange Formel

Der den Nutzfluß schwächende Quotient  sin alpha/alpha ist die sogenannte Spaltfunktion. Ihr Verlauf ist in Bild 184 b dargestellt. Wir finden darin nicht nur unsere eingangs aufgestellte Behauptung bestätigt, sondern stellen darüber hinaus fest, daß der Nutzfluß, und damit die im Hörkopf induzierte Spannung, auch dann zu Null wird, wenn die Spaltbreite ein ganzzahliges Vielfaches der aufgezeichneten Wellenlänge beträgt.

Zwischen diesen Nullstellen werden zwar auch bei kürzeren Wellenlängen noch Spannungen induziert, ihre Amplitude liegt jedoch weit unter solchen Werten, die praktisch noch eine Bedeutung haben.

Effektive Spaltbreite versus geometrische Spaltbreite

Zu beachten ist, daß wir bei der Berechnung stillschweigend eine effektive Spaltbreite zugrunde gelegt hatten. Diese ist beim Hörkopf größer als die geometrische Spaltbreite b, weil die äußeren Flußlinien des Tonträgers bereits vor den Polenden in den Hörkopf eintreten. Diese scheinbare Vergrößerung wird jedoch zum Teil durch die glockenförmige Feldverteilung wieder kompensiert. Mit guter Näherung kann deshalb bei einem üblichen Hörkopf mit Ringkern beff = 1,15b gesetzt werden.

Die gesamten Abtastverluste werden durch eine geeignete Entzerrung im Wiedergabeentzerrer wieder ausgeglichen. Die Entzerrung hat aber eine Verschlechterung des Fremdspannungsabstandes zur Folge. Sie kann also nicht beliebig groß gemacht werden und begrenzt somit die zulässigen Verluste, das heißt auch die Größe des Spaltes.

Einfluß der Spaltlage

Gleichbedeutend mit einer Spaltvergrößerung ist eine Spaltlage des Hörkopfes, wenn sie mit der ursprünglich bei der Aufzeichnung vorhandenen Lage des Sprechkopfspaltes nicht übereinstimmt. Im Interesse der Austauschbarkeit von Tonbändern strebt man eine möglichst genau exakt senkrechte Lage des Sprechkopfspaltes zur Laufrichtung des Bandes an.

Nehmen wir an, sie sei im vorliegenden Fall gegeben, so ist bei einer Schrägstellung des Hörkopfspaltes als effktive Spaltbreite die Länge der Projektion des schräggestellten Spaltes auf die Bandkante wirksam. Aus dem Winkel ß der Spaltschrägstellung erfährt die Spaltbreite eine Vergrößerung um den Faktor b • tg ß. Der dadurch eintretende Amplitudenverlust ergibt sich aus der Spaltfunktion zu

Formel

Ein eigenes Testband kalibrieren

Bei kleinen Wellenlängen tritt ein in Bild 185 in Abhängigkeit von ß gezeigter stärkerer Abfall der Amplituden auf. In der Praxis stellt man die Spaltlage nach einem (kalibrierten bzw. professionellen) Testband ein, auf dem eine hohe Frequenz mit "ausreichend genauer Ausrichtung" des Sprechkopfes aufgezeichnet ist.

Beim Abspielen wird die Lage des Hörkopfes solange verändert (getaumelt), bis die Wiedergabespannung ein Maximum erreicht hat. Steht ein solches Testband nicht zur Verfügung, so kann man auch so verfahren, daß man mit dem Sprechkopf eine möglichst hohe Frequenz auf ein "extra dünnes" !! Band aufzeichnet und gleichzeitig den Hörkopf so eintaumelt, daß ein an den Ausgang des Wiedergabeverstärkers angeschalteter Spannungsmesser ein Maximum anzeigt.

Läßt man danach das Band mit der Rückseite am Hörkopf vorbeilaufen, so muß die Spaltlage bei dem jetzt erneut festgestellten Maximum mit der ursprünglichen Lage übereinstimmen.

Ist dies nicht der Fall, so muß die Spaltlage des Sprechkopfes entsprechend korrigiert und der gesamte Vorgang so oft wiederholt werden, bis eine Übereinstimmung erzielt wird. Das auf diese Weise hergestellte Band kann dann als Testband auch zum Einstellen von Köpfen anderer Apparaturen benutzt werden.

Für dieses Verfahren läßt sich leider keine sehr hohe Frequenz verwenden, da bei den kurzen Wellenlängen wegen der geringeren Reichweite des äußeren Bandflusses von der Rückseite des Bandes keine nennenswerte Spannung mehr abgetastet werden kann. Die optimal erzielbare Genauigkeit übertrifft trotzdem die anderer, insbesondere mechanisch-optischer Methoden und reicht praktisch aus [231].

Bei Mehrspurköpfen

Eine Steigerung der Genauigkeit ist bei Mehrspurgeräten möglich. Sie setzt allerdings die Verwendung von sogenannten Kopfaggregaten voraus, bei denen durch den mechanischen Aufbau von vornherein die Gewähr gegeben ist, daß sämtliche Spalte eines Mehrfachkopfes (bereits in der Herstellung im Werk) in genau gleicher Richtung liegen. Man zeichnet hierbei zunächst ebenfalls eine möglichst hohe Frequenz auf den äußeren beiden Spuren phasengleich auf, benutzt aber diesmal nicht mehr die maximale Amplitude als Maß für die Senkrechtstellung des Hörkopfspaltes, sondern die Phasendifferenz zwischen den beiden induzierten Hörkopfspannungen. Die Hörköpfe werden danach so eingetaumelt, daß beide Hörkopfspannungen phasengleich werden. Man muß die Messung aber wenigstens bei zwei verschiedenen, in einem nicht ganzzahligen Verhältnis stehenden Frequenzen durchführen, da bei Verwendung nur einer Frequenz eine Fehlmessung dadurch eintreten kann, daß der Unterschied der Lage der beiden Kopfspalte genau eine Wellenlänge betragen kann. Bleibt hingegen bei beiden Frequenzen die Phasendifferenz gleich Null, so stimmt die Lage der Spalte des Hör- und Sprechkopfes überein.

Zur Kontrolle der Senkrechtstellung der Spalte zur Bandkante tastet man wieder die Rückseite des Bandes ab, wobei die Phasendifferenz zwischen den beiden Hörkopfspannungen ebenfalls Null sein muß. Ist dies nicht der Fall, so muß die Spaltlage des Mehrfachsprechkopfes korrigiert werden. Dabei ist zu beachten, daß seine Abweichung von der Senkrechtstellung etwa gleich der halben gemessenen Phasendifferenz zwischen den beiden, von der Rückseite abgetasteten Hörkopfspannungen ist.

Hat man auf diese Weise einmal ein Band mit zwei phasengleichen Tonspuren hergestellt, so ist die Einstellung aller weiteren Köpfe viel einfacher. Man taumelt nach diesem Band zunächst die Hörköpfe phasengleich ein und schließlich mit Hilfe eines anderen Bandes bei gleichzeitiger Aufsprache von hohen Frequenzen die Sprechköpfe. Die Genauigkeit dieser Methode ist wesentlich größer als die der Taumelung nach maximaler Amplitude.

E. 1. 3. Einrichtungen der Magnettontechnik

Wir beschäftigen uns hier mit den praktischen Einrichtungen der magnetischen Schallaufzeichnung. Das sind :

  • 1) Tonträger,
  • 2) Köpfe für Löschung, Aufzeichnung und Abtastung,
  • 3) Aufnahme- und Wiedergabeverstärker,
  • 4) Magnettonlaufwerk.

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Kennzeichnung der verschiedenartigen Tonträger

Eine Kennzeichnung der verschiedenartigen Tonträger erfolgt zweckmäßigerweise nach ihren geometrischen Formen. Man unterscheidet vorwiegend draht- oder plattenförmige Tonträger, Magnettonband und Magnettonfilm.

Die Art des Tonträgers bestimmt im wesentlichen die Ausführung der übrigen drei Einrichtungen, also der Köpfe, des Laufwerkes und der Verstärker. Da jedoch die draht- und plattenförmigen Tonträger in der Tonstudiotechnik in ihrer Bedeutung weit hinter der der anderen zurückstehen, wollen wir uns hier auch nur mit dem Magnettonband und dem Magnettonfilm beschäftigen. Die Köpfe sind für beide Geräte prinzipiell die gleichen.

Die Laufwerke unterscheiden sich dagegen wesentlich. Während beim Magnetband das Band von einer Andruckrolle gegen eine Transportrolle gedrückt und somit von der letzteren durch Reibung gleichförmig angetrieben wird, transportiert den Magnetfilm eine Zahntrommel. Wegen der Perforation tritt eine spürbare Gleichlaufschwankung auf - jeder Zahn bewirkt einen kleinen ruckartigen Transportschritt -, die durch besondere mechanische Filteranordnungen wieder ausgefiltert werden muß.

Für den Aufbau der Verstärker beider Gerätearten sind die unterschiedlichen elektroakustischen Eigenschaften der Tonträger und deren verschiedene Geschwindigkeiten bestimmend. Es lassen sich grundsäztlich die gleichen Verstärker verwenden, jedoch müssen die Bereiche der Regler für die Pegel- und Höhenanhebung genügend groß sein, um die Verstärker beiden Verfahren anpassen zu können.

E. 1. 3. 1. Tonträger

Aufbau und Abmessungen

Als Bandmaterial kommen Kunststoffe der drei Gruppen:

  1. Zellulose,
  2. Polymerisate und
  3. Polyester


zur Anwendung.
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Herstellung und Material

Die Trägerfolie der Schichtbänder besteht meist aus Azetatzellulose, Polyvinylchlorid (PVC) oder aus den zur Gruppe der Polyester gehörigen festeren Kunststoffen, zum Beispiel Terylen und Mylar [232].
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Bei den Studiobändern für Bandgeschwindigkeiten von 38,1 und 19,05 cm/s ist das magnetisch wirksame Material Eisenoxyd in Pulverform. Es kommt heute nahezu ausschließlich gamma Fe2O3 zur Anwendung.
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Das Eisenoxyd wird mit einem Bindemittel (Kleber) versehen und in einer Kugelmühle auf eine Teilchengröße von kleiner < 1um gemahlen. Vor dem Auftragen wird die Lösung noch mehrmals filtriert, nach dem Aufgießen, Aufwalzen oder Auflackieren und Trocknen der Schicht beträgt der Anteil der Eisenoxydteilchen etwa 25 bis 30% der Schichtsubstanz.

Für kleinere Bandgeschwindigkeiten (9,5 und 4,75 cm/s] verwendet man auch Schichten aus Chromdioxyd (Cr02). Die magnetischen Eigenschaften dieser Bänder ergeben durch bessere Oberflächenglätte und höheren Füllfaktor bei kleinen Wellenlängen eine größere Aussteuerbarkeit und damit bei kleinen Bandgeschwindigkeiten eine bessere Wiedergabe der höheren Frequenzen (Bild 186a) [291, 308].

Darüberhinaus weisen die Chromdioxydbänder gegenüber Eisenoxydbändern eine um etwa 4 bis 6 dB verbesserte Kopierdämpfung auf. Diese Verbesserung geht zurück auf den mit weniger Fehlern behafteten Gitteraufbau des Chromdioxyds und eine engere Verteilung der Koerzitivkraft, wie auch aus der in Bild 186b dargestellten Hystereseschleife zu erkennen ist. Siehe auch Tabelle 7.

Tabelle 7. Magnetische Eigenschaften von Bändern mit gamma-Eisenoxyd und Chromdioxyd

    gamma-Eisenoxyd Chromdioxyd
Koerzitivkraft Hc (A/cm) 240 390
Sättigungsremanenz Mr (mT) 110 160
Sättigungsmagnetisierung Mg [mT) 135 178
Richtfaktor Mg / Mr etwa 0,8 => 0,9

Maße und Breite der Magnetbänder und Magnetfilme

Neben den in der Studiotechnik gebräuchlichen Magnettonbändern, die allgemein eine Breite von 6,25 ±0,05mm (entsprechend einer Breite von 1/4 Zoll = in Amerika um 1947 festgelegter Weltstandard) besitzen, verwendet man auch Bänder mit einer Breite von 1/2 Zoll, 1 Zoll und 2 Zoll für Mehrspuraufnahmen.

In der Studiotechnik für Fernsehen und Film benutzt man aus Gründen der Synchronisierung perforierte Magnettonfilme. Die Abmessungen dieser Filme entsprechen den üblichen Bildfilmen der Kinotechnik mit 35, 16 und sehr selten auch 8 mm Breite. Darüber hinaus werden auch noch Splitfilme mit einer Breite von 17,5 mm verwendet.

Die Beschichtung der Filme geschieht teils über die gesamte Oberfläche, teils aber auch nur in Magnettonspuren verschiedener Breite und Lage auf dem Film. Bei den Filmen, die neben dem Bild noch eine oder mehrere Magnettonspuren enthalten, befinden sich diese am Rande des Filmstreifens beiderseits der Perforationszonen.

In Bild 187 sind die bei Magnettonfilmen und BildhTmen üblichen Tonspurlagen dargestellt. Die Magnettonspuren können jedoch nicht nur auf dem Rohfilm oder den bereits fertig entwickelten Bildfilm, wie üblich aufgegossen, sondern sie können auch aufgeklebt werden [233]. Die Rückseite der Magnettonbänder sowie der Magnetfilme ist nach DIN 45 512 zur Kennzeichnung mit einem Aufdruck versehen, aus dem der Hersteller, die Bandtype und die Fertigungsnummer zu ersehen sind.

Elektroakustische Eigenschaften

Um mit dem magnetischen Schallspeicherverfahren befriedigende Tonaufnahmen herstellen zu können, muß der Tonträger zunächst bestimmte mechanische und elektroakustische Forderungen erfüllen. Zur Beurteilung des Tonträgers hat man daher in DIN 45 512 eine Reihe von Begriffen definiert, aus denen seine Eigenschaften hervorgehen. Neben den mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel Abmessungen, Festigkeit und Elastizität, interessieren uns hier vor allem die elektromagnetischen Eigenschaften. Diese sind
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  • 1) Größe der Vormagnetisierung für maximale Empfindlichkeit,
  • 2) Bandfluß bei Vollaussteuerung,
  • 3) Strombedarf bei Vollaussteuerung, 4] Empfindlichkeit,
  • 5) Frequenzgang,
  • 6) Gleichfeldrauschspannungsabstand,
  • 7) Kopierdämpfung.

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Spezielle Messungen und Prüfungen

Gewöhnlich stellt sich bei einem bestimmten Vormagnetisierungsstrom ivo ein Maximum der Empfindlichkeit ein (Bild 169). Die Größe dieses Stromes eines beliebigen Bandes iv0P im Verhältnis zu der unter gleichen Bedingungen ermittelten Stromstärke des Bezugsbandes

Formel

läßt den zusätzlichen, beziehungsweise verminderten Bedarf an Vormagnetisierungsstrom des untersuchten Bandes erkennen. Die Messung erfolgt dabei mit einer Frequenz von 1.000Hz und einem Sprechstrom von iNf = 0,05 ivo.

Die Größe des Bandflusses bei Vollaussteuerung stellt ein Maß dafür dar, welche Spannung bei der Abtastung des vollausgesteuerten Tonträgers erwartet werden kann. Dabei gilt der Tonträger definitionsgemäß dann als voll ausgesteuert, wenn der kubische Klirrkoeffizient bei Bändern, die für Magnettongeräte mit einer Bandgeschwindigkeit von 76,2 cm/s oder 38,1 cm/s bestimmt sind, den Wert von 2% und bei Bändern, die für Geräte mit 19,05, 9,5 cm/s und darunter bestimmt sind, den Wert von 3% erreicht. Der in diesem Fall fließende Aufsprechstrom wird mit io bezeichnet. Um vergleichbare Werte zu erhalten, benutzt man bei der Feststellung der Vollaussteuerung den Vormagnetisierungsstrom für maximale Empfindlichkeit ivo.

Der auf diese Weise bei der Bezugsfrequenz gemessene Wert der Wiedergabespannung Uop des Bandes im Verhältnis zu der unter gleichen Bedingungen gemessenen Wiedergabespannung Uob des Pegeltonteiles eines Bezugsbandes für gleiche Geschwindigkeit nach DIN 45 513 stellt ein relatives Maß für den Bandfluß bei Vollaussteuerung dar und ergibt sich aus

Formel

Die Bezugsfrequenz beträgt bei Bändern für die oben zuerst genannte Gruppe von Geräten 1.000 Hz und bei Bändern, die für die andere Gruppe bestimmt sind, 333 Hz. Der erhaltene Wert gibt an, um wieviel dB größer oder kleiner der Bandfluß des untersuchten Bandes bei Vollaussteuerung im Vergleich zu dem des Pegeltonteiles des Bezugsbandes ist.

Im Interesse eines großen Geräuschspannungsabstandes ist man bestrebt, den Tonträger ferromagnetisch so zu dimensionieren, daß ein möglichst großer Bandfluß erreichbar ist.
Als Maß für die Empfindlichkeit eines Bandes legt man die Steilheit der Aussteuerungskennlinie, die sich aus der Abhängigkeit der Wiedergabespannung vom Sprechiuechselstrom bei einem Vormagnetisierungsstrom für größte Empfindlichkeit ergibt, zugrunde. Die Messung erfolgt ebenfalls bei der Bezugsfrequenz. Man benutzt den Quotienten qp aus der Wiedergabespannung Up und dem Sprechwechselstrom ip, wobei dieser etwa 20dB unter der für Vollaussteuerung notwendigen Stromstärke liegen soll, und setzt diesen Quotienten ins Verhältnis zu dem unter gleichen Bedingungen für den Leerbandteil des Bezugsbandes gewonnenen Quotienten qs.

Zur Ermittlung des Unterschiedes zwischen dem Strombedarf bei Vollaussteuerung eines beliebigen Bandes zum Strombedarf des Bezugsbandes wird die bei der Messung des Bandflusses für Vollausteuerung gefundene Stromstärke iop des Sprechwechselstromes ins Verhältnis zu der unter gleichen Bedingungen gefundenen Stromstärke io b des Bezugsbandes gesetzt.

Als Frequenzgang eines Bandes bezeichnet man das Verhältnis der Wiedergabespannung Ub der Bezugsfrequenz zu der Wiedergabespannung Um einer höheren Meßfrequenz. Die Aufzeichnung dieser beiden Frequenzen hat auf einem Gerät zu erfolgen, das mit Hilfe des Leerteiles des Bezugsbandes so eingepegelt wurde, daß die Wiedergabespannung der Bezugsfrequenz gleich der Wiedergabespannung einer Meßfrequenz von 10.000 Hz bei Geräten für 76,2 und 38,1 cm/s und 5.000 Hz bei Geräten für 19,05 und 9,5 cm/s und geringerer Bandgeschwindigkeit ist. Bei der Durchführung dieser Messung benutzt man einen Aufsprechpegel, der etwa 20dB unter dem Pegel für Vollaussteuerung liegt. Als Vormagnetisierungsstrom wird ebenfalls der für maximale Empfindlichkeit des Bandes gefundene Wert eingestellt.

Der so festgestellte Wert gibt praktisch an, um wieviel dB die Wiedergabespannung bei der Meßfrequenz des untersuchten Bandes größer oder kleiner ist als die des Bezugsbandes.
Der Gleichfeldrauschspannungsabstand wird als Maß für das Modulationsrauschen definiert. Zwecks Vereinfachung der Messung benutzt man jedoch nach DIN 45 519 anstelle des niederfrequenten Wechselstromes einen dem Sprechkopf neben dem Vormagnetisierungsstrom für maximale Empfindlichkeit zugeführten Gleichstrom. Die Stromstärke des Gleichstromes muß dem Effektivwert des für eine Vollaussteuerung benötigten Tonfrequenzstromes bei 1.000 Hz beziehungsweise 333 Hz gleichen. Die gemessene Wiedergabespannung Uq, im Verhältnis zu der mit einem Spitzenspannungsmesser gemessenen Rauschspannung Urg, bei der Einwirkung des Gleichfeldes, bezeichnet man als Gleichfeldrauschspannungsabstand.

Die Kopierdämpfung ermittelt man dadurch, daß bei einem Vormagnetisierungsstrom für maximale Empfindlichkeit der Tonträger mit einem Impuls einer Frequenz von 1.000 Hz voll ausgesteuert wird. Diese Aufzeichnung wird nach 24stündiger Lagerung abgetastet und über einen Bandpaß mit einem Durchlaßbereich von 1.000 Hz ±50Hz gemessen. Das Verhältnis der Wiedergabespannung der voll ausgesteuerten Aufzeichnung Uo zu der Wiedergabespannung Uk der kopierten Aufzeichnung wird als Kopierdämpfung bezeichnet.

Wie wir bei der Behandlung der Aufzeichnungsverluste sahen, ist die Dämpfung des äußeren Bandflusses bei kleinen Wellenlängen fast ausschließlich von der Bandflußdämpfung abhängig, wofür die Größe Ac maßgebend ist, die wiederum vom Verhältnis „Koerzitivkraft zu Remanenz" abhängt. Um den Frequenzbereich möglichst bis 15.000 Hz auszudehnen oder die Bandgeschwindigkeit bei gleichbleibendem Frequenzbereich zu verringern, trachtet man bei Tonträgern danach, das oben genannte Verhältnis zu vergrößern. Gleichzeitig möchte man aber die Remanenz ebenfalls steigern, damit die, im Interesse eines großen Geräuschspannungsabstandes, hohe Abtastspannung erzielt wird. Eine kleine charakteristische Wellenlänge kann daher im wesentlichen nur durch eine Erhöhung der Koerzitivkraft erreicht werden. Hierdurch wird aber nicht nur, wie beabsichtigt, die Entmagnetisierung verringert, sondern auch die Löschfähigkeit des Bandes verschlechtert. Der Erhöhung der Koerzitivkraft ist also dadurch eine Grenze gesetzt, daß das Band noch mit Einrichtungen tragbaren Aufwandes löschbar sein muß.

Austauschbarkeit von Bändern (Medien)

In der Studiotechnik (Anmerkung : fastr nur bei Rundfunk und Fernsehen) spielt der Programmaustausch eine wichtige Rolle [234]. So ist es mitunter notwendig, daß die in einem Rundfunkstudio auf Magnetband aufgenommenen Schallereignisse an ein anderes Studio ausgeliehen werden. Für Film- und Fernsehstudios gilt analog das gleiche. Hier wird besonders für fremdsprachliche Synchronisationen neben dem Bildband das gemischte Musik- und Geräuschband eines Filmes vom Filmstudio an das Synchronstudio mitgeliefert. Auf diese Weise brauchen die Geräusche und die Musik vom Filmstudio nicht nochmals aufgenommen zu werden, und die Synchronisation bleibt auf den rein sprachlichen Teil beschränkt.

Eine solche Austauschbarkeit setzt jedoch neben einer bei allen Magnettonapparaturen einer Klasse gleich großen Bandgeschwindigkeit - die maximale Abweichung soll < 0,2% sein - und senkrecht zur Bandlaufrichtung stehenden Sprech-und Hörkopfspalten eine definierte Magnetisierung des Tonträgers voraus.

Dies ist notwendig, damit die Abspieleinrichtungen aller am Programmaustausch beteiligten Institutionen nicht bei jedem Band anders eingepegelt werden müssen. Andererseits ist wegen der meist vorhandenen Unkenntnis über die Aufzeichnungsbedingungen der angelieferten Bänder eine richtige Einpegelung des Wiedergabeteils einer Magnettonapparatur sowieso kaum möglich.

Aus diesem Grund müssen die Bänder nicht nur die gleiche Aussteuerung bei einer bestimmten Bezugsfrequenz besitzen, sondern es muß auch die Magnetisierung aller Bänder den gleichen Frequenzgang aufweisen.

Um die Austauschbarkeit zu gewährleisten, hat man auf internationaler Ebene und nach DIN eine ganze Reihe von Bezugsbändern (BB) und Bezugsfilmen (BF) festgelegt (Tabelle 8). Die Bezeichnung BB 76 bedeutet, daß es sich um ein Bezugsband für eine Bandgeschwindigkeit von 76,2 cm/s handelt, während BF 17/35 einen Bezugsfilm für 17,5 bzw. 35 mm Filmbreite angibt. Beim Abspielen eines Bezugsbandes wird der Wiedergabekanal der Magnettonanlage auf eine normierte Charakteristik eingestellt [292].

Für die Definition der Vollaussteuerung ist der äußere remanente magnetische Fluß bestimmend, der im Kurzschluß nach DIN 45 513 gemessen wird. Was die Festlegung des Frequenzganges betrifft, so können dämpfende Einflüsse - Aufzeichnungsverluste - durch eine Aufsprechentzerrung kompensiert werden. Die Aufsprechentzerrung wird dabei so gewählt, daß der Frequenzgang der remanenten Magnetisierung des Bandes den gleichen Verlauf hat, wie das Übertragungsmaß eines RC-Gliedes mit einer Zeitkonstanten r in us. Die Zeitkonstanten sind so festgelegt, daß sich bei der jeweiligen Bandgeschwindigkeit ein möglichst großer Geräuschspannungsabstand ergibt. Die Einführung einer Aufsprechentzerrung ist nach den Erkenntnissen der Amplitudenstatistik möglich. Danach ist die frequenzabhängige Energieverteilung eines natürlichen Klangbildes zwischen 400 Hz und 1.000 Hz am größten. Bis zu tiefsten und höchsten Frequenzen hin fällt der Schalldruck um etwa 25dB ab.

Tabelle 8. Bezugspegel und Wiedergabe-Entzerrung von DIN-Bezugsbändern und DIN-Bezugsfilmen

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Die Bezugsbänder

Im Gegensatz zu den Studiogeräten mit Bandgeschwindigkeiten von 76,2 cm/s bis 19,05 cm/s, bei denen vor allem die Aufzeichnungsverluste durch entsprechende Entzerrung kompensiert werden, verwendet man bei den halbprofessionellen Geräten mit kleinen Bandgeschwindigkeiten (9,5 cm/s und 4,75 cm/s) auch noch eine Tiefenentzerrung. Durch die Anhebung des Magnetflusses im Tiefenbereich wird der Fremdspannungsabstand der Geräte vergrößert und damit die störenden Einflüsse der Streufelder von Motoren und Transformatoren vermindert.

Alle Bezugsbänder enthalten folgende Aufzeichnungen:
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  • 1. Bezugspegel;
  • 2. Aufzeichnung zur Spalteinstellung;
  • 3. Frequenzgangteil;
  • 4. Leerbandteil;
  • 5. Die Bänder BB 76 und BB 38 verfügen noch über einen Gleittonteil.

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