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QUADRO Platten digitalisieren - Vorwort und Einleitung

von Gert Redlich im heißesten Juli 2019 - Die analoge Quadro-Technik stammte aus 1970 bis etwa 1976 und war dann wieder in der Versenkung verschwunden. Übrig geblieben sind Legenden, Mythen und Storys, die in 2019 kaum noch jemand fundiert und plausibel gerade rücken kann, weil die Allermeisten die Platten gar nicht mehr abspielen können.

Mich hatte damals von 1972 bis 1976 schon etwas irritiert, daß die ganzen vollmundigen Beschreibungen der Vor- und Nachteile nie fundiert bewiesen werden konnten. Wir mußten einfach glauben, was "diese" Redakteure und "Tester" und auch die Meßingenieure da (schriftlich) von sich gaben. Überall war "Glauben" angesagt. Und das läßt sich heute ändern. Man kann diese 4 analogen Kanäle digitalisieren und mit modernen Soundkarten oder Receivern abspielen.
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Drei Quadro-Hersteller (CD-4, SQ und QS) woll(t)en Weltmarktführer werden .....

Es gab bei den analog codierten Quadro-Schallplatten drei verschiedene Verfahren für die 4 analogen Kanäle (von ehemals über 9 Quadro-Entwicklungen), die nennenswerte Bedeutung erlangten. - Die fertig bespielten QUADRO-Bänder mit echten und reinen 4-Kanal Aufnahmen in Profi-Tonqualität, die es ja in USA tatsächlich zu kaufen gab, fristeten wegen des hohen Preises (auch der Abspiel- Bandmaschinen) ihr Dasein in einer noch kleineren Nische. Ein Vergleich der Quadro-Bänder mit codierten Vinyl-Platten folgt weiter unten.
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2012 - Ein Stapel Muster/Test Quadro Platten von Karl Breh

Quadro Test- und Demo- Platten

Beim unserem letzten Zeitzeugengespräch bei Karl Breh in Karlsruhe sollte ich sie alle mitnehmen, die QUADRO Test- Schallplatten aus seinem Archiv. Auf den Begleitheftchen, den Inlets und den Rückseiten stehen viele völlig frustrierende Wahrheiten über die tatsächlichen technischen Daten in Theorie und Praxis - teils in englischer und teils in japanischer Sprache.

Auf einem der SQ-Plattencover bzw. dem Inlet sind die Übersprechdämpfungs- Werte (sorry, das war der falsche Begriff, es sollte "Kanaltrennungs-Werte" heißen) von teilweise nur 2,6 dB (von vorne nach hinten) spezifiziert. Mehr könne "das System" gar nicht bieten.
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Welche Geräte stehen bereits im Labor zur Verfügung :

Der DUAL CS-601 aus 1975

Zuerst mal sind das Quadro taugliche Plattenspieler und Shibata-Abtaster. Wir haben einen DUAL 601 und einen DUAL 604, bei denen Tonarm-Verkabelung und Audio-Zuleitung bis 50 kHz geeignet sind (oder "sein sollen"). Welcher von beiden mit dem Audio-Technica AT20 SLa Abtaster harmoniert, müssen wir noch ausprobieren bzw. ausmessen.
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Die analogen Decoder bzw. Demodulatoren für CD-4 und QS und SQ

Zur Decodierung der 4 Kanäle auf den analogen Vinyl-Platten stehen uns mindestens diese Geräte zur Verfügung.
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Als Quadro- Test-Lautsprecher vorerst ausreichend sind die 4 kleinen ACRON ALU-Boxen

Für diesen 4-Kanal Test benötigen wir keinen großen Saal und auch keine großen Boxen. Die etwas größeren ACRON 200C (links) für die Frontkanäle und die kleinsten ACRON 100C (rechts) für die Rückkanäle sollten vorerst ausreichen.

Auch die 4-Kanal Verstärker in der DUAL- Kompakt-Anlage KA-460 (mit nur 4 x 15 Watt Sinus an 4 Ohm) wie auch in dem erheblich stärkeren Marantz 4400 (mit 4 x 80 Watt an 4 Ohm) sind völlig ausreichend.
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Nachtrag in 2023 - das mit den Boxen hat sich geändert

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Als 4-Kanal Verstärkersytem kommt jetzt der Pioneer VSX 859 zum Einsatz (5+1). Der hat nämlich 4(6) analoge Eingänge und 4(6) analoge (Vorverstärker-) Ausgänge zuzüglich der diversen digitalen SPDIF Eingänge. Weiterhin hat er 5 ganz erstaunlich gute Endstufen je 100 Watt. So kann ich testweise von der DVD zum Beispiel das (digitale) "5. Element" abspielen, eine hervorgende Mehrkanal Aufnahme mitsamt dem Video.
Auch ein DVD Spieler für Audio DVDs sowie ein SACD Spieler für SACDs ist anschließbar.
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Es fehlt die 4-Kanal analog / digital Wandlung zum und vom PC

Die von den Quadro-Platten decodierten 4 analogen Kanäle stehen an den 4 Vorverstärker- oder TAPE (out)- Ausgangsbuchsen des Marantz (Cinch) wie auch des DUAL (2 x 5-pol DIN) zur Verfügung. Jetzt möchte ich also nicht nur 2 (Stereo-) Kanäle in einen digitalen Sound-Stream einbetten, sondern 4 getrennte Kanäle gleichzeitig  und zeitrichtig und ich möchte die auch wieder auf diesem Weg abspielen können. Wie könnte das funktionieren ?
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Welches Format und welche Hardware ist dafür geeignet ?

Fangen wir bei dem Daten-Format an. Das allen Musikfreunden bekannte "Wave" Format (das sind die Dateien mit "xxx.wav" am Ende) ist innen drinnen so aufgebaut, daß es sogar mehr als 2 Kanäle gleichzeitig abspeichern kann, auch wenn wir damit bislang (fast) nur Stereo-Musik gehört hatten und das alles gar nicht wußten. Der Fachmann spricht von einem "Container"-Format mit (mindestens) 2 Varianten :
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  1. Recording at 44.1/48/96 kHz, 16/24-bit, linear PCM (WAV format)
  2. Broadcast Wave Format (BWF) supported as WAV recording format

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Recording/playback formats
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  • WAV: 44.1/48/96kHz, 16/24-bit
  • BWF: 44.1/48/96kHz, 16/24-bit    

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Der Begriff "PCM" ist hier erklärt.
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Warum ist das mit den Formaten alles so kompliziert ?

Vorab noch einmal ein "kurzer" langer Blick auf die Vor- und Nachteile der CD-4- und der Matrix- Dekodierung / Demodulation.

Zu den Formaten :
Es gibt nur wenige gebräuchliche Audio-Dateiformate
, die nahezu jeder PC-Besitzer bei sich Zuhause abspielen kann. Wer also eine 5.1 oder 7.1 fähige Soundkarte in seinem PC eingebaut hat und einen Mehrkanal- Surround- Verstärker hinten dran hat, sollte diese 4 Känäle ganz normal abhören können.

Mit unserer analogen Technik kann ich nämlich nur die 4 decodierten analogen Kanäle (2 für vorne und 2 für hinten) in den Wave-Container füttern. Die restlichen 2 oder mehr Effekt-Kanäle, also der Kanal 5 (der Mittenkanal) und der Kanal 6 (der Tief-Bass-Kanal und so weiter) bleiben bei uns leer.

  • Weiterhin ist es nicht ganz trivial, die 4 Kanäle zeitrichtig (phasengleich) parallel so zu speichern, daß sie (ohne besondere Tricks) auch zeitrichtig wieder abzuspielen sind. Eine Erläuterung finden Sie auf unserer SPDIF/ADAT Seite, die in Vorbereitung ist.

  • Das Beispiel aus den 1978er Anfängen der PCM-Technik, als die ersten Sound- Informationen je Kanal in ein einzelnes Videobild gepackt und gespeichert wurden, hatte ergeben, daß der zweite (linke) Kanal ja prinzipbedingt nie zeitrichtig zum ersten (rechten) Kanal kam. Er war ganz ganz leicht verzögert (jeweils um ein "Videobild" = und somit vom Zeitverhalten her falsch).

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  • Anmerkung und Korrektur - das stimmt so nicht : Da bin ich leider einem alten Datenblatt auf den Leim gegangen, in dem das falsch (oder sehr mißverständlich) dargestellt wurde und ich hatte es nicht sofort realisiert/kapiert.

    Richtig ist inzwischen, daß in die verfügbare Bildinformation eines Halbbildes - also in jeweils einer Spur auf dem Videoband - und dort in die einzelnen über 290 Zeilen-Informationen jeweils 6 digitale (Standard-) Audio-Blöcke je Zeile eingelagert werden, immer L/R+L/R+L/R und dann noch zwei Fehlerkorrektur-Worte usw.

    Diese Einlagerung von digitalen Daten in die Zeileninformation auf einer Video-Spur wird auf einer neuen Seite beschrieben. Bei der Wiedergabe werden die jeweils 2 (Stereo) oder 4 Kanal- (Quadro) Informationen im Deckodier-Chip zwischengespeichert und erst wenn alle 4 Pufferspeicher gefüllt sind, wird die Information an den Wandler ausgegeben.


Bei 2-Kanal Stereo war das mit einen Zeitunterscheid von 11us respektive 5us zwischen links und rechts gerade noch (fast) unhörbar. Bei einem 8 oder 16 Kanal Master-Recording, das später auf 2-Kanal Stereo abgemischt werden sollte, wäre das bei dieser sequentiellen Kanal-Technik fatal. Bei der späteren DTRS Multikanal- Technik von 1994 (Tascam DA-88 und DA-38) ist das anders gelöst.
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Wir brauchen ein 4-Kanal Audio-Interface - mit einer Recording- Software für die 4-Kanal Sound-Ausgabe in eine Wave-Datei

Direkt an den niederpegligen Ausgangsbuchsen des analogen Quadro-Vorverstärkers (oder des Decoders bzw. des Demodulators) folgt im Audio-Interface je Kanal ein A / D Wandler, der aus den einzelnen analogen Mono-Signalen vier digitale Signale erzeugt.

Die Spezialisten sprechen von Multitrack und Multichannel und das geht bei den Vollprofis bis zu 256 Tracks/Kanälen, wir brauchen aber nur 4.

Alle 4 Kanäle sollten bestmöglich getrennt - aber dennoch zeitrichtig in einem Data-Stream landen. Und das erfolgt mit Hilfe dieses speziellen Studio-Interfacees und einer Recording-Software, die den jetzt mehrkanaligen digitalen Datenstrom verarbeitet und in eine Datei schreibt. Optimal ist natürlich bei den semiprofessionellen Interfaces, daß das in beide Richtungen funktioniert.
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Und ein erster Test erfolgt mit der Überspielung von echten 4-Kanal Quadro-Bändern aus Hamburg

Wir haben bei uns seit 2018 ein erstes echtes Quadro Bandgerät, welches 4 analoge Anzeige- Instrumente hat. So können wir direkt sehen, was da an den Decoder- Ausgängen überhaupt raus kommt. Nichts ist beim Konfigurieren solch einer Überspieltechnik schlimmer als Blindflug. Und die Kopfhörer taugen zur akustischen Kontrolle nur für die vorderen beiden Hauptkanäle.

Parallel zu dem Bandgerät wird unser neues altes RME 4-Kanal Audio-Interface angeschlossen. Die dortigen Digital-Wandler dürfen nämlich auf keinen Fall übersteuert werden. Das vertragen sie per Definition nicht.
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Eine alternative reserve-Möglichkeit wäre :
Das PreSonus USB Audio-Interface "Studio 68" aus USA

Wie Sie auf dem Bild sehen, hat es 4 (kleine) LED-Pegelanzeigen für die Eingänge und 2 für die Ausgänge. Weiterhin sind alle 4 oder 6 oder 8 Eingänge auf den sogenannten "Line"-Pegel umschaltbar und der Pegel ist dazu in erstaunlich weiten Bereichen anpaßbar. Und diesen Pegel bekommen wir angeliefert. Es würde also unsere speziellen Forderungen gegen einen Blindflug erfüllen, wenn es die 4 Eingänge auch getrennt wieder ausgeben könnte.
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Nachrag / Ergänzung im Aug. 2022

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Aug. 2022 - Wir haben ein RME "Multiface 1" Interface - das ist Technik aus Deutschland - für 8 Multitrack Kanäle

Im August 2022 haben wir einen "Digitalen Signal Prozessor" aus Deutschland von RME bekommen. Eigentlich sollte das Teil schon vor 12 Monaten bei uns einladen, doch unser Spender wollte es zuerst nochmal ausprobieren und das ist am ganz normalen PCI Interface (und wegen Corona) stecken geblieben.

"Soeben" haben wir zu einem erfreulich symbolischen Preis ein "RME Hammerfall DSP Multiface (Version 1)" Set komplett mit der PCMCIA Steckkarte und allen Firewire-Kabeln und allem Zubehör für unsere Notebooks bekommen.
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Dieses externe Kästchen ist aus 2004 und 2005 und soll unter WIN XP oder WIN 7 hervoragend funktionieren. Der Trick daran ist, ebenso wie bei den moderneren USB-DSPs, die Arbeit macht der DSP-Chip in diesem separaten Kasten und der PC steuert das Ganze nur und zeigt an, was da abgeht.

Als erstes werden ein paar 4-Kanal Tonbänder überspielt, dann erst werden die alten Quadro-Testplatten angegangen.
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4 oder 8 Kanäle - brauchen wir wirklich 8 Kanäle ?

Das größere PreSonus USB Audio-Interface Modell Studio 1810 ist noch einen Schluck besser als das Modell Studio 68 und der RME DSP Prozessor - noch einen Tick besser, aber besser als was ?

Brauchen wir das "mehr" an Kanälen und Features bei gleicher Wandlerqualität wirklich ? Die Multikanal- Sound-"Experten" behaupten, daß der Wandlerchip bei 8 Kanälen leistungsmäßig ausgereizt sei und die Synchronverarbeitung der 8 Kanäle nicht immer sauber funktioniert. Diese Artefakte könne man hören.

Das RME Multiface hat 8 einzelne Wandler. Ich gehe daher davon aus, daß bei Nutzung und Digitalisierung von nur 4 von den 8 Eingängen solche "Effekte in dem erstellten Multichannel- Wave- Format nicht vorkommen.
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Vorbereitung der Realisierung der Überspielung von QS/SQ

Die Theorie : Alle diese Quadro-Platten seien ja Stereo- kompatibel. Das bedeutet, sie müssen so oder so mit der RIAA Kennlinie im Phono-Vorverstärker entzerrt werden. Damit dann überhaupt noch etwas Hifi- mäßiges raus kommt, werden wir die hochwertigen Phono-Vorverstärker (Revox B251 und Marantz 4400) aus unserem Geräte-Pool einsetzen.

Alle Lowcost Verstärker bei den billigen Geräten sind nicht sinnvoll. Auch die externen QS/SQ Quadro-Decoder, die in den Tape- Ein- und Ausgang des jeweiligen Verstärkers eingeschleift werden, sind teilweise von dem Phono-Vorverstärker abhängig..
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Bei CD-4 ist alles anders

Der edle Phonoeingang eines Edelverstärkers nutzt uns bei CD-4 nichts, weil der für CD4 notwendige Demodulator den Entzerrrer- Vorverstärker bereits integriert hat. Bei CD-4 haben wir nämlich ein Problem mit der hohen Träger-Frequenz von 30 Kilohertz (und dann den beiden Rück-Kanälen innerhalb der ±15 kHz = Frequenzmodulation).

Der externe CD-4 Decoder (wir haben welche von mehreren Herstellern) umgeht den im Gerät integrierten Phono-Vorverstärker, jedenfalls bei DUAL, Grundig und auch bei Marantz.

Inzwischen (2024) haben wir auch von dem BOSE 4401 Vorverstärker Bilder erhalten, daß dort ein solcher Zusatzbaustein mal vorgesehen war.
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Erfahrungen, Anregungen und Tips willkommen

Wenn Sie etwas dazu beitragen könnten, jede Erfahrung oder Idee oder jeder Tip ist sehr willkommen.

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Ein weiteres Projekt "CC-Recorder Test" ist in der Entstehung

Herbst 2019 - Was können besonders hochwertige CC-Recorder wirklich bezüglich der ultimativen Hifi-Qualität ? Wie weit weg sind die realen physikalisch beweisbaren Qualitäten von den damaligen hehren Werbesprüchen der notleidenden Geräte-Hersteller und vor allem der im Abwärtstrend befindlichen Kassetten-Hersteller ?

Hier geht es zum Anfang der dortigen Ideenfindung und der Vorbereitung für umfangreiche Tests - die akustischen Ergebnisse sollen ebenfalls "gerichtsfest" in Wave-Dateien überspielt werden, damit man das auch wirklich vergleichen kann. Denn mit dem hochtrabenden Geschwafel in den damaligen Hifi-Zeitschriften konnte ich mich nie anfreunden.
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