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4. Tonraffer und Tonlupe (in 1948)

Eine elektroakustische Aufnahme kann grundsätzlich nur in derselben Zeitdauer und Tonhöhe wiedergegeben werden, in welcher sie aufgenommen wurde. Würde man die Abspielgeschwindigkeit (Wiedergabedauer) verändern, so ändert man gleichzeitig die Tonhöhe.

Eine Schallplatte darf bekanntlich nur mit der richtigen Umdrehungszahl (78 Umdr./Min. bzw. 33 Umdr./Min.) abgespielt werden, sonst wäre die Tonlage falsch.

Bandförmige Tonträger, bei welchen die Tonspuren mit Hilfe eines magnetischen oder lichtelektrischen Organs abgenommen werden, haben die Eigenschaft, daß man denselben Effekt erzielen kann, wenn man den Schallträger festhält und das Wiedergabeorgan bewegt.

Das bewegte "Abhörorgan"

Als bewegtes Abhörorgan findet der rotierende Hörköpf beim Magnettonverfahren Anwendung. Rotiert der Hörkopf mit der Umfangsgeschwindigkeit, welche gleich der Bandgeschwindigkeit ist, so ist der augenblickliche Ton am Band als Dauerton hörbar. (Es tritt dann etwa der Fall ein, wie bei einem Leierkasten, bei welchem die Luft noch durch die Pfeifen bläst, aber die Walze stehen würde.) Es ist hierbei ohne weiteres möglich, den Umfassungswinkel am Hörkopf 90° zu machen und dabei nur eine Bandlänge von etwa 20mm abzugreifen.

Wenn der Hörkopf rotiert

Bild 15

Um die Sicherheit der Relativgeschwindigkeit zwischen Tonband und Hörspalt zu gewährleisten, muß die Kopplung der Tonmotorwelle mit der Hörkopfwelle fest sein. Diese Bedingung wird zweckmäßig mittels eines Synchronmotors erzielt, wobei die Welle des Motors wie üblich die Tonwalze trägt (Bild 15). Der drehbar gelagerte Stator des Tonmotors ist jedoch über ein Zwischenrad mit der Hörkopfwelle verbunden. Normalerweise ist dieser festgehalten. Erhält der Stator von außerhalb ein Drehmoment, so beginnt der Hörkopf zu rotieren, gleichzeitig verändert der Rotor seine absolute Umdrehungszahl, entsprechend der Drehrichtung und Umdrehungszahl des Hörkopfes. Ist nun die Drehzahl des Stators (Hörkopfes) gleich aber entgegengesetzt der Tonmotorwelle, so bleibt die Tonwelle stehen und damit auch der Bandtransport. Der Hörkopf rotiert mit der Umfangsgeschwindigkeit der Tonbandgeschwindigkeit.

Die verkürzte Wiedergabe eines Musikstückes

Jede beliebige Aufnahme läßt sich somit beliebig verkürzen oder verlängern, ohne daß sich dabei die Tonlage verändert. Der optische Vergleich mit einer Bildvergrößerung (Auflösung) oder Verkleinerung ist sinngemäß zutreffend.

Folgendes Beispiel möge den Vergleich bestätigen: Eine verkürzte Wiedergabe eines Musikstückes wird umgeschnitten und abermals verkürzt abgespielt. Auf diese Weise würde sich naturgemäß die Qualität verschlechtern, da es nicht mehr möglich wäre, mit gleichen Mitteln, durch Verlängerung, die ursprüngliche Originalqualität zu erreichen.

Dementsprechend läßt eine optische Verkleinerung einer Aufnahme bei Wiedervergrößerung nicht die frühere Güte erkennen. Anders liegt der Fall bei einer Dehnung (Auflösung oder Vergrößerung des Bildes) wodurch Feinheiten herauskommen würden. (Musikereinsatz, Tonanalysen u. dgl.)
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Die weise Erkenntnis bereits in 1948 !!

Niemals kann aber eine Wiedergabe besser als das Original werden!

Die Länge eines Konsonanten auf dem Tonband

Der rotierende Hörkopf läßt sich auch zum Abhören oder Markieren besonderer Tonbandstellen verwenden.

Die Länge eines Konsonanten beträgt kaum 0,1sec, bei 77cm/sec Bandgeschwindigkeit beträgt diese 77mm, die Länge des Umschlingungswinkels am Hörkopf beträgt etwa 20mm. Somit wäre der Konsonent 4 mal so lang. Geübte Tontechniker sind zwar leicht in der Lage Tonstellen herauszufinden, welche nur wenige Zentimeter lang sind. Das obige Verfahren erleichtert die Arbeit aber wesentlich. Für die Wissenschaft bedeutet das Tonlupen- oder Tonrafferverfahren den gleichen Fortschritt, wie es die Zeitlupe- oder Zeitrafferaufnahmen für den Film bedeuten.
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5. Netzfrequenzkorrektur

Diesen Teil lassen wir hier aus, weil er keinerlei Relevanz mehr hat.
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6. Neuerungen und Meßgeräte, Zusammenfassung

Die Entwicklung der Schallaufzeichnungstechnik stellt immer größere Anforderungen an die technische Vollkommenheit der Maschinen, Verstärker und Meßeinrichtungen. Im Vorangegangenen wurden verschiedene Punkte behandelt, viele Probleme sind noch in Arbeit.

Zu den noch ungelösten gehört vor allem der Tonträger. Die in Deutschland verwendeten Cellit-, Luvitherm- und LG-Bänder haben teilweise bei kleinem Klirrfaktor außerordentlich hohe Dynamikwerte erreichen können.
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Das Problem mit dem Kopiereffekt

Auch die Frequenzkurven und die Löschdämpfung erfüllen die an sie gestellte Anforderung. Lediglich der Kopiereffekt bleibt zunächst ein Problem, mit welchem sich die Tonbandproduktion zu befassen haben wird. Besonders bei Sprachaufnahmen ist die Vor- und Nachechoerscheinung, welche u. U. bis zu 10 mal wahr genommen werden kann, äußerst störend.

Die im Ausland jetzt vielfach verwendeten Bänder mit Papierunterlage erreichen nicht die hohen Dynamikwerte, daher gehen verschiedene Erscheinungen im Geräuschnebel unter.
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Ein Blick in die Zukunft - z.B. die Telefunken M5

Bestrebungen, die Geräte kleiner, handlicher und betriebssicher zu machen, haben dazu geführt, an Stelle der bisher verwendeten Dreimotorenmaschinen nur zwei- oder einmotorige Maschinen zu verwenden.

Die AEG Tonschreiber - damals mit nur einem Motor

Für Spezialzwecke hatte die Wehrmacht Koffer- und Tornistergeräte in Verwendung (das waren die AEG Tonschreiber), welche heute als Übertragungsgeräte nützliche Anwendung finden. Bei diesen Geräten ist die Bandgeschwindigkeit meist viel geringer (25, 18 oder 13cm/sec, dementsprechend tiefer liegt die obere Grenzfrequenz).

Die Spulenteller übereinander anordnen ?

Der Gedanke, die beiden Spulenteller koaxial zusammenzufassen, bedeutet eine wesentliche Platzersparnis. Der Spezialwickelmotor hat einen drehbar gelagerten Stator, welcher gleichfalls einen Spulenteller trägt. Sämtliche üblichen Schaltvorgänge lassen sich mit diesem einen Motor erfüllen.

Die Idee von den billigeren Kombiköpfen

Wie bereits erwähnt, stellt die Verwendung einer einzigen Hochfrequenz (zwischen 35 kHz, und 100 kHz) für das Löschen und Vormagnetisieren eine bedeutende Vereinfachung der Aufsprechverstärker dar. Fs ist daher naheliegend, den Lösch- und Sprechkopf in einem Stück zusammenzufassen, wobei ein dreischenkliges Magnetsystem zustande kommt, bei welchem der mittlere Schenkel von dem Modulationsstrom und dem Hochfrequenzstrom magnetisiert wird. Der erste Schenkel wird nur von der Hochfrequenz, der dritte nur von der Modulation magnetisiert.

Wenn 20 Minuten laufzeit nicht ausreichen

Für durchgehende Programme besteht die Möglichkeit einer selbsttätigen Überblendung. Da es sich gegenüber den Schallplattengeräten um verschiedene Massen handelt, welche gleichförmig zu beschleunigen sind, hat sich dabei ein grundsätzlich anderes Verfahren zur Überblendung als notwendig erwiesen. Ein Vor- und Rückwärtskurbeln der zu synchronisierenden Schallplatte kann nicht entsprechend für Tonbandmaschinen Anwendung finden.

Die Bestrebungen gehen dahin, den Tonträger entweder durch Festmarken oder aufzubringende optische oder magnetische Zeichen zu kennzeichnen, wodurch der Start der zweiten Maschine erfolgt. Das eigentliche Überblenden geschieht wenige Sekunden nach dem Anlauf der Maschine.

Mit automatischen Überblendern ausgestattete Doppelapparaturen haben sich glänzend bewährt. Selbst bei dem besonders kritischen Überblenden der Sprache konnte der Überblendpunkt, der u. U. auf einen Buchstaben fiel, nicht herausgehört werden.
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Probleme mit Flattern oder gar Schleifenbildung

Neben den üblichen Messungen an der Maschine verlangt bei dem Tonbandgerät der Lauf des Tonbandes eine besondere Überwachung. Ein zu geringer Bandzug verursacht Flattern oder gar Schleifenbildung, ein zu großer Bandzug bremst den Tonmotor oder führt zu Dehnungen des Bandes und schließlich zum Reißen. Beim Tonband darf aus Festigkeitsgründen ein zulässiger Bandzug nicht überschritten werden. Mit Hilfe der Bandzugswaage, welche nach dem Prinzip einer Spannrolle  konstruiert ist, lassen sich auch plötzlich auftretende hohe Beanspruchungen messen.

Der Transport des Tonbandes mit der Gummirolle

Der Andruck der Gummirolle ist für den guten Transport des Tonbandes entscheidend. Übermäßiger Andruck vergrößert die Walkarbeit im Gummi und bringt unter Umständen den Tonmotor außer Tritt. Da das Tonband die Tendenz zeigt, nach der Seite des größeren Andrucks gezogen zu werden, müssen die Achsen von Gummirolle und Tonwalze sowie die Laufflächen parallel sein. Mit einer besonderen Einrichtung ist es leicht möglich, den Gummirollenandruck, als Funktion der Reibung zwischen Gummirolle und Tonwalze, zu messen. Sämtliche rotierenden Teile, an welchen das Tonband abläuft, lassen sich mittels Fühlhebelmikrometer auf Schlag prüfen. Ein Tonwalzenschlag von 0,2mm ist bei einem reinen Ton gerade noch hörbar (bei 1.500 Umdr./min der Tonwalze äußert er sich als 25Hz-Jaulen). Schlägt die Gummirolle, jault der Ton mit etwa 5 Hz.

Die Fremdspannungsdynamik

Die Fremdspannungsdynamik der Tonbandmaschine wird durch die Einstreuung magnetischer Störfelder auf den Hörkopf ungünstig beeinflußt. Sie muß natürlich über der Verstärker- und Banddynamik liegen, da sonst die Wiedergabequalität sich wesentlich verschlechtert. Beträgt etwa die Dynamik des Tonbandes ebensoviel wie die der Maschine, so verschlechtert sich die gemeinsame Qualität um 3db. Die Störfelder haben ihren Ursprung in den Motoren und den Lüftmagneten. Trotz der symmetrischen Anordnung der Hörkopfringhälften und deren Wicklungen beeinflussen die Störfelder durch die Luftspalte der Mu-Metall-Abschirmung die Hörköpfe.

Eine Maschinendynamik von über 70db

Ein einfaches Mittel der Beseitigung ist die Kompensation. Eine Kompensationsspule ist nach Größe und Phase dem Störfeld anzupassen. Sie wird zweckmäßig nach allen 3 Richtungen beweglich angebracht. Auch bei mehrkanaliger Wiedergabe ist für jeden Kanal einzeln eine Kompensation erforderlich. Erst durch diese gelingt es, die Maschinendynamik auf über 70db zu vergrößern. Neuartige Hörkopfabschirmungen haben eine Kompensationseinrichtung überflüssig gemacht.

Über die Antriebsmotoren

Für den Antrieb der Tonwalzen werden meist Synchrontonmotoren verwendet. Diese Motoren müssen auch u. U. bei Unterspannung ein Mindestdrehmoment leisten, unter Last anlaufen und in Tritt fallen. Normale Bremszäune für die Bestimmung des Drehmomentes haben sich hier nicht bewährt. Eine speziell entwickelte Wirbelstrombremse, welche sich auch in der Betriebslage des Motors aufsetzen läßt, gestattet, Drehmomente bis herab zu 5cmg zu messen. Da für so geringe Drehmomente die normalen mechanischen Tourenzähler nicht geeignet sind, werden mit Hilfe einer stroboskopischen Scheibe und einem Lichtblitzstroboskop die Drehzahlen leistungslos festgestellt.

Die Überwachung des Schallschwerpunktes

Zum Schluß sei noch ein interessantes Anzeigegerät erwähnt, welches bei stereofonischen Aufnahmen eine dauernde Kontrolle der ankommenden und abgehenden Modulationskanäle ermöglicht. Es handelt sich dabei um die Überwachung des Schallschwerpunktes bei der Aufnahme und Wiedergabe.

Ein Lichtzeigerinstrument, welches mit einem Kreuzspulenmeßwerk ausgestattet ist, mißt den Quotienten der Modulationströme aus den ankommenden Kanälen, ein gleiches Lichtzeigerinstrument den der abgenommenen Modulationsströme. Da dieses Meßwerk keinen durch Federkraft bestimmten Nullpunkt hat, ist es auch unabhängig von den Amplituden, der Ausschlag ist nur eine Funktion der Lage des Schallschwerpunktes.

Die beiden Instrumente übereinandergestellt gestatten somit jeweils die Kontrolle der Modulationskanäle. Das der Wiedergabe zugeordnete Lichtzeigerinstrument hat eine um 1/10 sec phasenverschobene Nacheilung der Anzeige.

Es ist erst 1948 - als dieser Artikel geschrieben wurde

Im vorliegenden war der Verfasser bemüht, die Fortschritte der Magnettonaufzeichnung, wie sie für friedliche Zwecke Anwendung findet, zusammenzustellen. Eine Reihe von erprobten Meßmethoden und Neuerungen soll das Arbeiten mit solchen Maschinen erleichtern.

April 1949 - Ausblick auf die Stereofonie

Zweifelsohne liegt die Zukunft einer hochwertigen Musikübertragung in der plastischen Klangfülle eines Tonkörpers. Dynamik, Tonumfang und Klirrfaktor allein gestalten noch nicht den vollwertigen Klangkörper. Die Übertragung der Raumakustik ist erst durch die Anwendung der Stereofonie möglich.

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