DE2533629A1

DE2533629A1 - Aufzeichnungsanordnung fuer eine schallplatte

Info

Publication number: DE2533629A1
Application number: DE19752533629
Authority: DE
Inventors: Teruo Muraoka; Kazunori Nisikawa; Kohji Seki
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1974-07-28
Filing date: 1975-07-28
Publication date: 1976-02-05
Also published as: JPS5115402A; DE2533629B2; GB1521891A; JPS557601B2; US4010333A

Description

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VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama-City, Japan

Aufzeichnungsanordnung für eine Schallplatte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufzeichnungsanordnung für eine Schallplatte mit einem Schneidkopf zum Einschneiden eines Signals in eine Tonrille einer Schallplatte. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer solchen Aufzeichnungsanordnung, bei der das Aufzeichnungssignal mit einer Vorverzerrung versehen wird, um bei der Wiedergabe der Schallplatte die Erzeugung von Rillenverzerrungen zu vermeiden.

Die Tonrille einer Schallplatte wird im allgemeinen dadurch gebildet, daß die Rille in senkrechter Richtung oder in Querrichtung V-förmig eingeschnitten wird. Die Wiedergabe erfolgt dadurch, daß die V-förmige Tonrille mit einer Wiedergabenadel abgetastet wird, deren einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Spitze die Wände der Tonrille berührt. Aufgrund des unterschiedlichen Querschnitts

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des Schneidstichels und der Wiedergabenadel weicht die Abtastbahn der Spitze der Wiedergabenadel von der Bahn der Spitze des Schneidstichels ab. Dadurch wird bei der Wiedergabe der Schallplatte im Wiedergabe signal eine Rillenverzerrung hervorgerufen. Diese Rillenverzerrung beeinträchtigt die Tonqualität bei der Wiedergabe.

Da bei einer 4-Kanal-Schallplatte eine winkelmodulierte Schwingung, deren Frequenzband außerhalb des Tonfrequenzbandes liegt, durch Multiplexieren mit einer direkten Schwingung aufgezeichnet wird, verursacht die Erzeugung einer Rillenverzerrung nicht nur eine Verschlechterung der Tonqualität des Wiedergabesignals, sondern auch eine Störung der winkelmodulierten Schwingung durch eine Verzerrungskomponente der direkten Schwingung, Dadurch kommt es im Demodulationsausgang der winkelmodulierten Schwingung zu einer Vermischung mit einer äußeren Signalkomponente oder zur Erzeugung von abnormalen Tönen infolge Interferenz.

Eine Möglichkeit, den Einfluß der Rillenverzerrung bei der Wiedergabe zu vermeiden, besteht darin, dem Aufzeichnungssignal in der Wiedergabeanordnung im voraus eine Vorverzerrung mitzuteilen, die der bei der Wiedergabe erzeugten Rillenverzerrung komplementär ist.

Diese Möglichkeit hat man bisher dadurch verwirklicht, daß die Verzerrung durch direkte Simulation des Zustands der Wiedergabenadelspitze hervorgerufen wurde. Beispiele dafür sind die sog. Korrelator- und Schrägabtastanordnungen zur Verzerrungssignalaufzeichnung.

Bei der Korrelatoranordnung benötigt man Jedoch aufwendige Verzögerungs- und Torschaltungen, so daß die elektrische Schaltungsanordnung äußerst kompliziert wird. Insbesondere sind bei einer 4-Kanal-Schallplatte eine äußerst flache Amplitudencharakteristik und eine lineare

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Phasencharakteristik erforderlich, da ein hoher Frequenzbereich (beispielsweise bis 45 kHz) umfaßt werden soll. An das Übertragungsverhalten der Verzögerungsschaltungen müssen ebenfalls hohe Anforderungen gestellt werden. Darüberhinaus benötigt man eine sehr große Anzahl von einheitlichen Verzögerungsschaltungen.

Bei der Schrägabtastanordnung ist eine Abtastung erforderlich. Wenn man die Anordnung für eine 4-Kanal-Schallplatte verwenden "will, benötigt man darüberhinaus eine sehr hohe Abtastfrequenz. Aufgrund dieser Umstände läßt sich diese Anordnung nur mit einem sehr hohen Kostenaufwand verwirklichen.

Nach der Erfindung wird eine Schallplatten-Aufzeichnungsanordnung geschaffen, in der die Aufzeichnung mit einem Aufzeichnungssignal vorgenommen wird, das eine komplementäre Verzerrung (im folgenden nur "Verzerrung" genannt) aufweist, so daß bei der Wiedergabe keine Rillenverzerrung erzeugt wird. Dieses Aufzeichnungssignal erhält man durch ein Verfahren, bei dem eine algebraische Analyse für den Fall ausgeführt wird, daß eine einem Kreis angenäherte Kurve die aufzuzeichnende Schwingungsform berührt, bei dem man sich für eine krummlinige Kurvenform entscheidet, die eine allgemeine Lösung zuläßt, bei dem man eine algebraische Grundgleichung löst, indem man in eine Gleichung Bedingungen einführt, die dieser Kurvenform entsprechen, um beispielsweise die Abweichung von dem Kreis so gering wie möglich zu halten, und bei dem in Übereinstimmung mit der Grundgleichung mit Hilfe einer elektrischen Schaltung eine Rechenoperation ausgeführt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine neuartige Aufzeichnungsanordnung für Schallplatten zu schaffen, bei der die mit den bekannten Anordnungen verbundenen Schwierigkeiten überwunden sind.

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Eine Aufzeichnungsanordnung für eine Schallplatte mit einem Schneidkopf zum Einschneiden eines Signals in eine Tonrille einer Schallplatte ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Erzeugen eines im wesentlichen durch 2V»a dargestellten Signals entsprechend der Überquerung der Schallplatte durch den Schneidkopf, wobei V die relative Lineargeschwindigkeit zwischen dem Schneidkopf und der Schallplatte und a ein spezifischer Koeffizient ist, durch mit einem ursprünglichen Signal f (t) und mit dem Signal 2VTa versorgte Einrichtungen zum Bilden eines durch {f (t)}² /^2V?a - f"(t)^ dargestellten Signals, wobei die Bedingung 12V?a|> |f"(t)| fortwährend aufrechterhalten wird, und durch mit dem ursprünglichen Signal f(t) und dem Verzerrungssignal |f'(t)j / j 2V a - f"(t)} versorgte Einrichtungen zum Erzeugen eines durch g(t) = f(t) + if'(t)}² / 2[2V?a - f»(t)} dargestellten Aufzeichnungssignäls mit Verzerrung und zum Zuführen dieses Aufzeichnungssignals zu dem Schneidkopf.

Nach der Erfindung wird somit eine Schallplatten-Aufzeichnungsanordnung geschaffen, bei der die Erzeugung einer Rillenverzerrung beim Abfühlen der Tonrille der Schallplatte durch die Wiedergabenadel in einer Wiedergabeanordnung dadurch vermieden wird, daß im voraus dem Aufzeichnungssignal in der Aufzeichnungseinrichtung eine Verzerrung mitgeteilt wird, die zu der Rillenverzerrung komplementär ist. Nach der Erfindung wird eine Gleichung gelöst, die unter Verwendung einer Parabel als Näherungskurve für die kreisförmige Gestalt der Spitze der Wiedergabenadel die Schwingungsform eines Verzerrungssignals liefert. In die Gleichung für das Aufzeichnungssignal mit einer durch die Gleichungslösung erhaltenen Verzerrung wird eine Bedingung eingeführt, die das Auftreten von Diskontinuitäten in der Schwingungsform des Aufzeichnungssignals verhindert. Ferner wird vorzugsweise eine Bedingung eingeführt, die die Abweichung der als Näherungskurve verwendeten Parabel von

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dem Kreis so gering wie möglich hält. Die nach der Erfindung ausgebildete Aufzeichnungsanordnung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus, daß die komplementäre Verzerrung zur Kompensation der Rillenverzerrung mit einem sehr einfachen Schaltungsaufbau erreicht werden kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine grafische Darstellung zum prinzipiellen Erläutern, wie eine Rillenverzerrung erzeugt wird,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Schwingungsverlaufes eines Aufzeichnungssignals, dem im Voraus eine
komplementäre Verzerrung aufgeprägt worden ist, um bei der Wiedergabe die Erzeugung einer Rillenverzerrung zu verhindern,

Fig. 3 eine ähnliche grafische Darstellung des
Schwingungsverlaufes eines Aufzeichnungssignals, dem im
Voraus eine komplementäre Verzerrung aufgeprägt worden ist, und zwar für den Fall, daß eine Parabel als Näherungskurve für einen Kreis verwendet wird,

Fig. 4 und 5 grafische Darstellungen, die zeigen, wie eine Parabel dem genannten Kreis angenähert wird,

Fig. 6 eine grafische Darstellung des Schwinguhgsverlaufes eines Aufzeichnungssignals mit einer aufgrund der genannten Annäherung durch eine Parabel erhaltenen Verzerrung und den Schwingungsverlauf des ursprünglichen Signals,

Fig. 7 eine grafische Darstellung zur Beschreibung des Zustande der Erzeugung eines Verzerrungssignals, das
aufgrund der Krümmung einer Nadelspitze hervorgerufen wird, die größer als die Krümmung eines Signalschwingungsverlaufes ist,

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Pig. 8 eine grafische Darstellung eines Terms i2V?a - f ⁿ(t)\ , der ein Teil einer Gleichung bildet, die ein aufgrund einer parabolischen Annäherung erhaltenes Verzerrungssignal darstellt,

Fig. 9 eine grafische Darstellung zur Beschreibung eines Diskontinuitätspunktes in einem Aufzeichnungssignal mit dem oben erwähnten Verzerrungssignal,

Pig. 10 ein Blockschaltbild mit den wesentlichsten Teilen eines Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten Schallplattenauf Zeichnungsanordnung,

Fig. 11 eine Kombination aus einem Schemabild und einer Schaltungsanordnung zwecks Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Detektors zum Erfassen der Position eines Schneidkopfes,

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer verzerrungsgebenden Schaltung, die einen wesentlichen Teil des in der Fig. 10 dargestellten Anordnungsteils darstellt,

Fig. 13 eine grafische Darstellung des Schwingungsverlaufes des genannten Terms \ 2V^a - f^M(t)j , bei dem das Differentialsignal f"(t) zweiter Ordnung für den Fall, daß die Amplitudenbegrenzungsschaltung ein Klipper ist, amplitudenbegrenzt worden ist,

Fig. 14 eine ähnliche grafische Darstellung eines Aufzeichnungssignals mit einer Verzerrung, die man bei Verwendung des in der Fig. 13 gezeigten amplitudenbegrenzten Schwingungssignals erhält,

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Fig. 15 eins ähnliche grafische Darstellung des Schwingungsverlaufes des oben erwähnten Terms 2V«a - f"(t) , bei dem das Differentialsignal f"(t) zweiter Ordnung für den Fall, daß die Amplitudenbegrenzungsschaltung ein Begrenzer (limiter) ist, amplitudenbegrenzt worden ist,

Fig. 16 eine ähnliche grafische Darstellung eines Aufzeichnungssignals mit einer Verzerrung, die man bei Verwendung des in der Fig. 15 gezeigten amplitudenbegrenzten Schwingungssignals erhält und

Fig. 17 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer speziellen elektrischen Schaltung für das in der Fig. 12 dargestellte Blockschaltbild.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird zunächst erläutert, wie Rillenverzerrungen entstehen.

Es wird angenommen, daß eine Wiedergabenadel T mit einer kreisförmigen Spitze mit einem Radius r zur Wiedergabe verwendet werden soll, wobei die Nadelspitze in Berührung mit einem Schwingungsverlauf S eines Aufzeichnungssignals steht, das in der Tonrille einer Schallplatte aufgezeichnet ist. Da die Spitze der Wiedergabenadel T einen endlichen Radius r hat, bewegt sich der Mittelpunkt 0 der Spitze der Nadel T auf einer durch eine unterbrochene Linie U dargestellten Bahn, deren Verlauf gegenüber dem aufgezeichneten Schwingungsverlauf S unvermeidlich verzerrt ist.

Eine Möglichkeit, um zu veranlassen, daß die Bahn des Mittelpunkts 0 der Spitze der Nadel T während des Abtastens denselben Verlauf wie das Aufzeichnungssignal mit dem Schwingungsverlauf S annimmt, besteht darin, das Signal mit einem Schwingungsverlauf aufzuzeichnen, der anstatt dem SignalSchwingungsverlauf S wie ein in der Fig. 2 durch eine unterbrochene Linie dargestellter Signalverlauf SD aussieht.

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Wenn man dann annimmt, daß der Kreis mit dem Radius r in Berührung mit dem durch eine Funktion f (t) dargestellten Signalschwingungsverlauf S ist, handelt es sich bei dem Schwingungsverlauf SD mit einer durch eine Funktion g(t) dargestellten Verzerrung um den Ort des Randes der Nadelspitze zu einer dem Mittelpunkt des Kreises entsprechenden Zeit t.

Die genannten Schwingungsformen werden zum Zeitpunkt to mit f (to) bzw. g(to) und zum Zeitpunkt (go + Δ to) mit f(to + Δ to) bzw. g(to + Δ "to) bezeichnet. Man erhält dann die folgenden Beziehungen.

to + Δ to = to + r sin J tan" i — .f(to)r[

g(to + Δ to) = f(t) + r cos M - cos j tan"¹ (^ .f(t))JJ

Von den beiden obigen Gleichungen ist es allerdings nicht möglich, eine Gleichung für g(t) in* bezug auf f (t) in allgemeiner Form zu erhalten. Aus diesem Grunde ist es nicht möglich, mit Hilfe der Ergebnisse der Analyse aus den oben genannten Gleichungen mit einfachen Mitteln eine elektrische Schaltung zu bilden, die in der Lage ist, ein Aufzeichnungssignal zu liefern, dem im voraus eine komplementäre Verzerrung mitgeteilt worden ist, aufgrund der bei der Wiedergabe die Erzeugung einer Rillenverzerrung vermieden wird.

Infolgedessen wird gemäß der Erfindung als Näherungskurve für den Kreis der Wiedergabenadelspitze eine Parabel gewählt, und die oben genannten Gleichungen werden für diese Parabel gelöst.

Zunächst wird der Spurzustand mit einer parabelförmigen Nadelspitze, die entsprechend der Darstellung nach der Fig. 3 in Berührung mit dem ursprünglichen Schwingungsverlauf

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f(t) des Aufzeichnungssignals steht, beschrieben. Der Schv/ingungsverlauf f(t) des ursprünglichen Auszeichnungssignals, die Schwingungsform g(t) des Signals mit einer Verzerrung und der parabelförmige Verlauf S(t) werden zum Zeitpunkt to mit f(to), g(to) bzw. S(to) und zum Zeitpunkt (to + Ato) mit f(to + Ato), g(to + Ato) und S(to + Ato) bezeichnet. Wenn man annimmt, daß die Parabel S(t) den Schwingungsverlauf f (t) im Zeitpunkt (to + Ato) berührt, kann man f(to + Ato) wie folgt ausdrücken.

f(to + Ato) = f(to) + f'(to). δ^ο + 1 f"(to).(^t)² + ...

f^f(to) + f»(to)· _Äto + 1 f»(to).(At)² (1)

Da die Nadelspitze eine Parabel darstellt, kann man der Fig. 3 die folgenden Beziehungen entnehmen.

S(to + Ato) = a(Ato)² + g(to) (2)

f(to + Ato) = S(to + £to) (3)

In der Gleichung (2) ist a ein noch zu beschreibender Koeffizient. Aus der Gleichung (3) ergibt sich die folgende Beziehung.

f(to) + f'(to). Ato + ~ f"(to).(Ato)² - a(Ato)² - g(to)

= O (4)

Wenn man die Gleichung (4) in bezug auf (Ato) ordnet, erhält man die folgende Beziehung.

ί 1 f»(to) - aj(Ato)² + f'(to). Ato +ff(to) - g(to)| = O (5)

Da der Verlauf S(to) den Schwingungsverlauf f(t) in einem einzigen Punkt berührt, erhält man aufgrund der Gleichwurzelbedingung die folgende Gleichung.

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j>f(to)|² - Jl f»(to) - a) ^f (to) - g(to)j = o

Daraus ergibt sich die folgende Gleichung.

g(to) = f(to) + _? (7)

4 Ja - 1 f»(to)j

Die als nächstes zu betrachtenden Fragen sind, wie sich der Schwingungsverlauf g(t) in bezug auf die Änderung der Position des Rillenwiedergabepunktes in radialer Richtung der Schallplatte (oder die relative Lineargeschwindigkeit V zwischen der Wiedergabenadel und der Schallplatte) ändert und welches die optimalen Bedingungen bei der Annäherung des Kreises durch eine Parabel sind.

Während die Betrachtungen der obigen Gleichungen (1) bis (7) auf einer linearen Einheitsgeschwindigkeit beruhen, ändert sich die oben erwähnte relative Lineargeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Position des Schneidkopfes in der radialen Richtung der Schallplatte. Aus diesem Grunde gilt:

f (to) = f (t)

(8) to = V.t

Daraus folgt:

"Werm. man die Gleichung (9) in die Gleichung (7) einsetzt, ergibt sich die folgende Beziehung.

g(t) = f(t) +

2 12V²^a - f"(t)j

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(10)

Wenn man die Gleichung (10) betrachtet, sieht man, daß die Einstellung der Verzerrung in bezug auf die Größe der Nadelspitze und die Berücksichtigung der Änderung der Lineargeschwindigkeit entsprechend der Positionsänderung der Tonrille auf der Schallplatte nur durch Ändern des Terms 2V-a in der Gleichung (10) vorgenommen werden können, und zwar in Übereinstimmung mit den verschiedenen oben erwähnten Faktoren.

Ein durch diese Gleichung (10) dargestelltes Signal g(t) mit einer der Rillenverzerrung komplementären Verzerrung wird als Aufzeichnungssignal benutzt.

Da bei der obigen Betrachtung die Nadelspitze als eine Parabel angenommen ist, entsteht bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Schwingungsform nach der obigen Gleichung (10) mit einer Nadel mit einer kreisförmigen Spitze ein gewisser Fehler. Als nächstes wird eine Betrachtung angestellt, deren Ziel es ist, den Fehler auf einem minimalen Wert zu halten.

Ein in der Fig. 4 dargestellter Kreis I mit einem Radius r kann durch die folgende Beziehung wiedergegeben werden:

Y1 =/ r² - X² (11)

Eine ebenfalls in der Fig. 4 dargestellte Parabel II weist die folgende Beziehung auf:

Y2 = aX² + b (12)

Der durch die folgenden Gleichungen definierte Winkelbereich innerhalb von i 45° der Tonrillenneigung wird als Näherungsbereich W betrachtet.

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Die minimale quadratische Annäherung durch Definition ist die Bestimmung eines Parameters zum Mxnimisieren der folgenden Größe.

Γ Χ

E =\_Y ^max [Υ1(Χ) - Y2(X)l²dX (14)

J *min

Da entsprechend der Fig. 4 der Fehler eine gerade Funktion ist, reicht eine Integration von Null bis Χ___- aus. Man erhält.

JaX² + b-N/r²-X²}dX

₌ SLJL· + J_ (2ab - 1 )r³ + -L- (b² + r²)r + 20/2 6{2 \[2

ar⁴ _ 2 +π _r2 ,ar². _{+ b)} 8 4 4

Der Minimalwert von E dieser Gleichung (15) für

r² ( 16 3(2.

ist der folgende:

768 2 24 J2

18

Der Wert von b zum weiteren Minimi sieren dieser Gleichchung (16) ergibt sich als:

b = 9J2 (12 + TT ) _r
192

Somit erhält man das folgende Resultat:

32r

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Ein Vergleich eines Abschnitts des Kreises mit einem Abschnitt der Näherungsparabel ist in der Fig» 5 dargestellt, in die der Näherungsbereich W ebenfalls eingezeichnet ist. Wenn man den in der Gleichung (17) angegebenen Wert a in die Gleichung (10) einsetzt und die Aufzeichnung mit dem Aufzeichnungssignal g(t) ausführt, das unter der Voraussetzung abgeleitet ist, daß die Nadelspitze parabelförmig ist, ist es möglich, eine Wiedergabe vorzunehmen, bei der Trotz Verwendung einer Nadel mit einer kreisförmigen Spitze keine wesentliche Rillenverzerrung auftritt.

Die Schwingungsform eines Aufzeichnungssignals mit der sich aus der Gleichung (10) ergebenden Verzerrung ist in der Fig. 6 durch die Kurve III dargestellt. Die in der gleichen Figur gezeigte Kurve IV stellt die Schwingungsform des ursprünglichen Signals dar. Wenn man das Signal mit der Schwingungsform der Kurve III aufzeichnet und bei der Wiedergabe die Schwingungsform dieser Kurve III abtastet, nimmt das wiedergegebene Signal die Schwingungsform der Kurve IV an, ist also im wesentlichen ohne Verzerrung.

Ein wesentlicher Punkt bei der Betrachtung der Rillenverzerrung ist die Beziehung zwischen der Krümmung der Spitze der Wiedergabenadel und der Krümmung des Signalschwingungsverlaufes. Wenn die Krümmung der Nadelspitze kleiner als die Krümmung des Signalschwingungsverlaufes ist, treten keine Schwierigkeiten auf. Im allgemeinen ist jedoch die Krümmung der Nadelspitze größer als die Krümmung des Signalschwingungsverlaufes. Wie es beispielsweise in der Fig. 7 dargestellt ist, berührt die Nadel 10 den ursprünglichen Signalschwingungsverlauf 11 an zwei Punkten 12 und 13. Demzufolge nimmt die Verzerrungssignalschwingungsform 14 die dargestellte Form mit einem Krümmungswendepunkt an einer Stelle 15 an. Die Information zwischen den Punkten 12 und 13 des Signalschwingungsverlaufes 11 wird nicht wiedergegeben.

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Um die Wiedergabe der Information des Signalverlaufes zwischen den Punkten 12 und 13 zu ermöglichen, muß man den Schwingungsverlauf des Verzerrungssignals in einen Verlauf bringen, wie er durch die Kurve 16 in der Fig. 7 dargestellt ist. Ein Schwingungsverlauf mit dieser Form ist jedoch physikalisch nicht möglich. Für den Fall, daß die Krümmung der Nadelspitze größer als diejenige des Signalschwingungsverlaufes ist, kommt es somit unvermeidbar zu einem Fehlen von wiedergegebener Information.

Zur Zeit, wenn die Beziehung zwischen 2V^a und f"(t) im zweiten Term auf der rechten Seite der Gleichung (10) von 2V?a > f»(t) in f"(t)> 2V?a übergeht, wird die Größe J2V?a - f"(t)} an Punkten 20 und 21 gleich Null, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist. Das Aufzeichnungssignal g(t) mit der Verzerrung entsprechend der Gleichung (10) wird für den Zustand ^2V?a - f"(t)^ = 0 gleich + ^₀ , wie es in der Fig. 9 dargestellt ist. Die Signalverläufe 23a, 23b und 23c werden somit an Punkten 24 und 25, die den genannten Punkten 20 und 21 bezüglich des ursprünglichen Signalschwingungsverlaufes 22 entsprechen, unstetig.

Da es in der Praxis nicht möglich ist, bei der Aufzeichnung mit einem Schneidstichel unstetige Schwingungsverläufe entsprechend der Art der Verläufe 23a, 23b und 23c aufzuzeichnen, ist es erforderlich, das Auftreten dieser unstetigen Stellen zu vermeiden.

Um die beschriebenen Diskontinuitäten entsprechend der Darstellung der Fig. 9 im Aufzeichnungssignal zu verhindern, muß man die Beziehung |2VTa|> |f"(t)( fortwährend aufrechterhalten, um den Zustand ^ 2V?a - f"(t)\ = 0 zu vermeiden. Dies kann man erreichen, indem man die Maximalamplitude von f"(t) begrenzt, so daß sie stets kleiner als der Spannungswert von 2V.a ist, und zwar unabhängig von der Schneidposition des Schneidstichels auf der Platte. Dies wird durch die Verwendung von Amplitudenbegrenzungseinrichtungen er-

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reicht, beispielsweise durch die Verwendung eines Klippers (Schwellwerfbegrenzer), eines (einseifigen) Begrenzers oder eines Dopperbegrenzers. Dazu erfolgen noch Ausführungen.

Die Erfindung, die aufgrund der obigen Betrachtungen verwirklicht wird, soll jetzt konkret an Hand eines spezifischen Ausführungsbeispiels einer Schallplattenaufzeichnungsanordnung beschrieben werden. In der Fig. 10 sind in Form eines Blockschaltbilds die wesentlichen Teile dieses Ausführungsbeispiels dargestellt. Bas ursprüngliche Aufzeichnungssignal, im folgenden der Einfachheit halber lediglich als "ursprüngliches Signal" bezeichnet, wird einem Eingangsanschluß 30 der Anordnung zugeführt, nachdem es in ähnlicher Weise wie in üblichen Aufzeichnungsanordnungen verarbeitet worden ist. Das am Eingangsanschluß 30 anliegende ursprüngliche Signal wird einer verzerrungsgebenden Schaltung 31 zugeführt und dadurch in ein Aufzeichnungssignal g(t) mit einer Verzerrung entsprechend der Gleichung (10) überführt« Nach Verstärkung in hinein Sobnei&stichel-Sreiberverstärker 32 wird das Aufzeichnungssignal g(t) einem Schneidkopf 33 zugeführt und mit Hilfe eines Schneidstichels des Schneidkopfes 30 auf einer Schallplatte 34 aufgezeichnet.

Während der Aufzeichnung bewegt sich der Schneidkopf 33 auf der zu schneidenden Platte 3^ vom Außenrand der Platte in Richtung auf den Innenrand bzw· die Mitte. Dabei liefert ein Schneidkopf-Positionsdetektor 35 eine dem Term 2V.a entsprechende Spannung an die verzerrungsgebende Schaltung 31. Diese Spannung wird in der Schaltung 31 für den Term 2V«a in der Gleichung (10) zur Erzeugung des Aufzeichnungssignals g(t) benutzt.

Bei einer in der Fig. 11 dargestellten Ausführungsform des Schneidkopf-Positionsdetektors 35 ist der Schneidkopf 33 an dem einen Ende eines Schneidkopf-Halterams 4o befestigt, und am anderen Ende "des Haltearms befindet sich

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ein Innengewinde, das auf einer Schraubenspindel 41 sitzt. Die Schraubenspindel 41 dreht sich synchron mit der Drehbewegung der Schallplatte 34, so daß sich der Haltearm 40 bewegt und der Schneidkopf 33 in Übereinstimmung mit dieser Bewegung vom Außenrand der Platte 34 in Richtung auf den Innenrand der Platte wandert und dabei die Aufzeichnung vornimmt. Ferner weist der Haltearm 40 an seinem in die Schraubenspindel 41 eingreifenden Ende ein Verlängerungsstück 42 auf.

Der Schneidkopf-Positionsdetektor 35 enthält eine Schaltung mit einer Reihe von Mikroschaltern sk, wobei k von 1 bis η reicht, die bei Berührung mit dem Verlängerungsstück 42 geschlossen werden, und mit Widerständen Rk, wobei k ebenfalls von 1 bis η reicht, die mit je einem der Schalter verbunden und zueinander parallelgeschaltet sind, wie es aus der Fig. 11 hervorgeht. Ein Widerstand Ro ist zwischen den miteinander verbundenen festen Kontakte der Mikroschalter sk und Masse geschaltet. Eine Speisespannungsquelle mit einer Spannung ν ist zwischen Masse und die miteinander verbundenen Widerstände Rk geschaltet. Wenn das Verlängerungsstück 42 einen Mikroschalter sk berührt und schließt, tritt an einem Ausgangsanschluß 43, der mit dem Widerstand Ro und den miteinander verbundenen festen Kontakten der Mikroschalter sk verbunden ist, eine Spannung vk auf, die durch die folgende Beziehung bestimmt ist:

vk- ^Ro "

Ro + Rk

Die relative Lineargeschwindigkeit zwischen der Tonrille und dem Schneidkopf ist dem Radialabstand r des Schneidkopfes 33 von der Mitte der Schallplatte 34 proportional. Demzufolge kann man die Spannung 2V^a erzeugen, in-

2 dem man sich eine Spannung schafft, die r proportional ist.

Durch geeignete Auswahl der Widerstandswerte der Widerstände R1 bis Rn in Übereinstimmung mit den Positionen der Mikroschalter si bis sn kann man am Ausgangsanschluß 43 eine

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Spannung abgreifen, die r proportional ist. Wenn man diese Spannung mit einem geeigneten Koeffizienten multipliziert,

2 2

erhält man die Spannung 2V.a. Diese Spannung 2V«a wird der verzerrungsgebenden Schaltung 31 zugeführt.

An Hand der Fig. 12 wird eine Ausführungsform der verzerrungsgebenden Schaltung 31 beschrieben.

Diese Ausführungsform der Schaltung 31 erhält an einem dem Eingangsanschluß 30 entsprechenden Eingangsan-Schluß 50 ein ursprüngliches Signal f(t), das einer Addierschaltung 51 und einer Differenzierschaltung 52 zugeführt wird. Das ursprüngliche Signal f(t) wird in der Differenzierschaltung 52 defferenziert und das differenzierte Signal f' (t) erster Ordnung wird vom Ausgang der Differenzierschaltung 52 einer Quadrierschaltung 53 und einer weiteren Differenzierschaltung 55 zugeführt. Das am Ausgang der Quadrierschaltung 53 auftretende Ausgangssignal \f*(t)j wird als Divident einer Dividierschaltung 54 zugeführt.

Das am Ausgang der Differenzierschaltung 55 auftretende Differenziersignal f"(t) zweiter Ordnung wird einer nachgeschalteten Amplitudenbegrenzungsschaltung 56 zugeführt, die eine Amplitudenbegrenzung vornimmt. Die Amplitudenbegrenzungsschaltung 56 enthält einen Schwellwertbegrenzer oder Klipper, einen (einseitigen) Begrenzer oder einen Doppelbegrenzer und begrenzt die Amplitude des Signals fⁿ(t) auf einen Wert, der unter dem Spannungswert e & - Zv ( ) liegt, wobei die Relativgeschwindigkeit V zwischen der Schallplatte und dem Schneidkopf und der Radius r der Wiedergabenadelspitze Parameter sind. Für den Fall, daß es sich bei der Amplitudenbegrenzungsschaltung 56 um einen Schwellwertbegrenzer oder Klipper handelt, nimmt der Schwingungsverlauf des Signals f"(t), das in einer solchen Weise amplitudenbegrenzt worden ist, daß die Bedingung |f"(t)|<. |2V7a| aufrechterhalten wird, den Verlauf einer in

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der Fig. 13 dargestellten Kurve 61 an. Verwendet man hingegen für die Schaltung 56 einen Begrenzer, nimmt der Schwingungsverlauf des Signals f"(t) den Verlauf der in der Fig.15 dargestellten Kurfe 64 an.

Das von der Amplitudenbegrenzungsschaltung 56 amplitudenbegrenzte Signal f"(t) wird als Subtrahend einer Subtrahierschaltung 57 zugeführt. Gleichzeitig wird die Spannung 2V?a vom Schneidkopf-Positionsdetektor 35 über einen Anschluß 58 der Subtrahierschaltung 57 als Minuend zugeführt. Als Ergebnis der Subtrahieroperation liefert die Subtrahierschaltung 57 an ihrem Ausgang ein Signal{2V?a - f"(t^ das als Divisor an die Dividierschaltung 54 gelegt wird.

Die Dividierschaltung 54 führt die Division mit dem Signal{f · (t)j von der Quadrierschaltung 53 als Dividend und mit dem Signal £2V?a - f"(t)\von der Subtrahier schaltung 57 als Divisor aus. Dabei entsteht als Ausgangssignal ein Verzerrungssignal [f^f(t)l² /j2V?a - f"(t)], das der Addierschaltung 51 zugeführt wird. Die Addier schaltung 51 führt eine Koeffizientenaddition des ursprünglichen Signals f(t) vom Eingangsanschluß 50 und des Verzerrungssignals Jf (t)j / \ 2V?a - f"(t)j von der Dividierschaltung 54 aus. Das Ergeb-

f ^ 2

nis ist ein Aufzeichnungssignal g(t) = f (t) + Jf (t)y / 2>2V?a - f"(t)^, das einem Ausgangsanschluß 59 zugeführt wird.

Für den Fall, daß der Schwingungsverlauf des amplitudenbegrenzten Signals f"(t), das am Ausgang der Amplitudenbegrenzungsschaltung 56 auftritt, dem in der Fig. 13 dargestellten Verlauf 61 entspricht, nimmt das am Ausgangsanschluß 59 auftretende Aufzeichnungssignal g(t) einen in der Fig. 14 zusammen mit dem ursprünglichen Signalverlauf 62 dar gestellten Signalverlauf 63 an. Für den Fall, daß der Schwin gungsverlauf des amplitudenbegrenzten Signals f"(t), das am Ausgang der Amplitudenbegrenzungsschaltung 56 auftritt, dem in der Fig. 15 dargestellten Verlauf 64 entspricht, nimmt

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2 b 3 3 6 2 9

der'Schwingungsverlauf des am Ausgangsanschluß 59 auftretenden Aufzeichnungssignals g(t) einen in der Fig. 16 zusammen mit dem ursprünglichen Signalverlauf 62 dargestellten Schwingungsverlauf 65 an.

Wenn man das verzerrte Aufzeichnungssignal entsprechend den Schwingungsformen 63 oder 65 auf der Schallplatte aufzeichnet, treten bei der Wiedergabe bzw. beim Abtasten des aufgezeichneten Schwingungsverlaufes mit der Wiedergabenadel keine Rillenverzerrungen auf.

An Hand der Fig. 17 wird eine konkrete Ausführungsform einer elektrischen Schaltung für das in der Fig. 12 dargestellte Blockschaltbild beschrieben. Dabei sind die einander entsprechenden Teile und Blöcke mit denselben Bezugszahlen versehen.

Das dem Eingangsanschluß 50 zugeführte ursprüngliche Signal f(t) wird von einer Spannungsverstärkerschaltung 70 mit Widerständen R1, R2 und R3, mit einem Kondensator C1 und einem Operationsverstärker IC1 spannungsverstärkt und dann der Addierschaltung 51 mit Widerständen R4 bis R9, mit einem Kondensator C3 und mit einem Operationsverstärker IC2 sowie der Differenzierschaltung 52 mit Widerständen R10, R11 und R12, mit Kondensatoren C4 und C5 und mit einem Operationsverstärker IC3 zugeführt. Das von der Differenzierschaltung 52 differenzierte Signal f'(t) gelangt zu einer Spannungsverstärkungsschaltung 71 mit Widerständen R13 bis R16, mit einem Kondensator C6 und mit einem Operationsverstärker IC4. Das Ausgangssignal der Spannungsverstärkungsschaltung 71 wird zum einen über einen Spannungsverstärker 72 mit Widerständen R17 bis R20, mit Kondensatoren C7 und C8 und mit einem Operationsverstärker IC5 der Quadrierschaltung 53 mit Kondensatoren C9 und C10 und einem Multiplizierer IC6 und zum anderen der Differenzierschaltung 55 mit Widerständen R28, R29 und R30 und mit Kondensatoren C15

5 Q 9 8 8 6 / η /, R ?

und C16 zugeführt. Das Ausgangssignal if(t)ν der Quadrierschaltung 53 gelangt zur Dividierschaltung 54 mit Kondensatoren C11, C12 und C13 und mit einem Dividierer IC7.

Das Ausgangssignal f"(t) der Differenzierschaltung 55 wird von der Amplitudenbegrenzungs schaltung 56 mit Dioden D1 und D2, die zueinander antiparallelgeschaltet sind, amplitudenbegrenzt und dann als Subtrahend der Subtrahierschaltung 57 mit Widerständen R31 bis R34, mit einem Kondensator C17 und mit einem Operationsverstärker IC10 zugeführt. Weiterhin erhält die Subtrahierschaltung 57 das Signal 2Vva vom Eingangsanschluß 58, und zwar über eine Spannungsvers tärkungs schaltung 73 mit Widerständen R35 bis R38, mit einem Kondensator C18 und mit einem Operationsverstärker IC11. Die Subtrahierschaltung 57 führt eine Subtraktion aus und erzeugt das Ausgangssignal j2V*a - f"(t)\ , das der Dividierschaltung 54 zugeführt wird.

Das Ausgangssignal £f'(t)\² /£2V?a - f»(t)} der Dividierschaltung 54 gelangt zu einem Spannungsverstärker 74 mit Widerständen R24 bis R27, mit einem Kondensator C14 und mit einem Operationsverstärker IC8. Das spannungsverstärkte Signal wird der Addier schaltung 51 zugeführt. Das am Ausgang der Addierschaltung 51 auftretende resultierende Aufzeichnungssignal g(t) kann am Ausgangsanschluß 59 abgenommen werden.

In der folgenden Zusammenstellung sind für ein besonderes Ausführungsbeispiel die Werte für die einzelnen Bauelemente angegeben.

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	33 kn	R2	2533629
Widerstände R1	120 ß	R4	33 kQ
R3	33 kQ	R6	33 kQ
R5	56 k Q.	R8	47 kQ
R7	120 ^Ώ	R10	33 k Q
R9	3,3 kQ	R12	3,3 k Q
R11	33 kQ	R14	120 ^ß
R13	33 kQ	R16	33 kQ
R15	33 kQ	R18	120 Q
R17	6 kQ	R20	33 kQ
R19	52 kQ	R25	82 Q
R24	120 O	R27	2,4 kQ
R26	33 kQ	R29	3,3 kQ
R28	120 O	R31	33 kQ
R30	3,3 kQ	R33	2,7 kQ
R32	2,7 kQ	R35	27 kQ
R34	3,3 kö	R37	2,7 kQ
R36	82 Q		10 kQ
R38	10 /UF	C2
Kondensatoren C1	47 pF	C4	33 pF
C3	18 pF	C6	3300 pF
C5	47 pF	C8	33 pF
C7	10 /UF	C10	10 AiF
C9	4,7/uF	C12	10 /UF
C11	10 AiF	C14	10 /UF
C13	3300 pF	C16	47 pF
C15	47 pF	C18	28 pF
C17		100 pF

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Die Erfindung ist auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt und kann in mannigfacher Weise abgeändert und abgewandelt werden.

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Claims

Patentansprüche

Aufzeichnungsanordnung für eine Schallplatte mit einem Schneidkopf zum Einschneiden eines Signals in eine Tonrille einer Schallplatte,

gekennzeichnet durch Einrichtungen (35) zum Erzeugen eines im wesentlichen durch 2V7a dargestellten Signals entsprechend der überquerung der Schallplatte durch den Schneidkopf, wobei V die relative Lineargeschwindigkeit zwischen dem Schneidkopf und der Schallplatte und a ein spezifischer Koeffizient ist, mit einem ursprünglichen Signal f (t) und dem Signal 2¥?a versorgte Einrichtungen (52 bis 57) zum Bilden eines durch [fit)?² /J2V?a - f"(t)i dargestellten Verzerrungs signals, wobei die Bedingung J2V?aj> |f^w(t)| fortwährend aufrechterhalten wird, und mit des ursprünglichen Signal f(t) und dem Verzerrungssignal {f'(t)j² / ί27?ε - f^M(-t)j versorgte Einrichtungen (51) zum Erzeugen eines durch g(t) = f(t) + If¹Ot)J² / nfsv^a - f"(t)j dargestellten Aufzeichnungssignals mit Verze^rurff i'.^d sum Zuführen dieses Aufzeichnungssignals zum Schneidkopf,,

2, Aufzeichnungsanordnung naoh Ar^-pvry'^ 1 j. dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Koeffizient a etwa gleich 0,57/r gewählt ist. wobei r der Radius der Spitze der Wiedergabenadel ist, die zum Abtasten des auf der Schallplatte aufgezeichneten Signals in einer Wiedergabeanordnung verwendet wird.

3. Aufzeichnungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet, daß die das Verzerrungssignal bildende Einrichtung Mittel (56) zur Amplitudenbegrenzung des vom ursprünglichen Signal f(t) erhaltenen Differentialsignals f^M(t) zweiter Ordnung enthält, wobei die Amplitudenbegrenzung derart vorgenommen wird, daß die Bedingung |2V?a|^>|f ^M(t)| eingehalten wird.

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4. Aufzeichnungsanordnung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtungen zum Erzeugen des Signals 2V»a Mittel (40, 41, 42, 35) enthalten, die bei der Überquerung der Schallplatte durch den Schneidkopf eine Spannung erzeugen, die dem Quadrat des radialen Abstands r des Schneidkopfes vom Mittelpunkt der Schallplatte proportional ist.

5. Aufzeichnungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die das Verzerrungssignal bildende Einrichtung auszeichnet durch eine erste Differenzierschaltung (52) zum Differenzieren des zugeführten ursprünglichen Signals f(t) und zum Erzeugen eines Different!alsignals f'("t) erster Ordnung, durch eine Quadrierschaltung (53) zum Quadrieren des ihr zugeführten Differentialsignals f'(t) erster Ordnung und zum Erzeugen eines Signals $f'(t)j , durch eine zweite Differenzierschaltung (55) zum Differenzieren des ihr zugeführten Differentialsignals f'(t) erster Ordnung und zum Erzeugen eines Differentialsignals f"(t) zweiter Ordnung, durch eine Amplitudenbegrenzungsschaltung (56) zur Amplitudenbegrenzung des Differentialsignals f"(t) zweiter Ordnung, und zwar derart, daß die Bedingung J2V?a|^|f"(t)| stets aufrechterhalten bleibt, durch eine Subtrahier schaltung (57) zum Erzeugen eines Ausgangs signals i2V?a - fⁿ(t)i aus dem ihr zugeführten Signal 2V?a als Minuend und aus dem ihr zugeführten Signal f"(t) als Subtrahend und durch eine Dividierschaltung (54) zum Erzeugen eines Signals if'(t)J² /|2V?a - f"(t)3 aus dem ihr von der Quadrierschaltung zugeführten Signal (ί'(ΐ))² als Dividend und aus dem ihr von der Subtrahier schaltung zugeführten Signal ί 2V?a - f»(t)Jals Divisor.

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6. Aufzeichnungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des Aufzeichnungssignals g(t) eine Addierschaltung (51) enthält, die das ihr zugeführte ursprüngliche Signal f(t) und das ihr zugeführte Verzerrungssignal {f^f(t)}²£/ 2V?a - f»(t)] in einem Verhältnis von 2 : 1 addiert.

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