Aus der Funk-Technik Heft Nr. 18-1973
Technik der Quadrophonie - Teil 3 von 4
Fortsetzung von FUNK-TECHNIK Bd. 28 (1973) Nr. 17, S. 651 von U. SCHMIDT (Ing. Udo Schmidt ist Abteilungsleiter für den Bereich Technische Aufnahme - Betriebstechnik bei der EMI-Electrola GmbH, Köln.)
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(Eine Auflistung und Beschreibung von weiteren analogen Quadro-Verfahren)
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2.3. QS-Verfahren (Sansui-Verfahren)
- Bild 15. Blockschaltung des QS-Matrix-Systems
Das QS-System ist im Gegensatz zum SQ-System von CBS ein symmetrisches System. Es wurde im Jahre 1970 von der japanischen Firma Sansui Electric Company entwickelt und ist identisch mit dem in Japan von der RIAJ (Recording Industry Association of Japan), die der amerikanischen RIAA entspricht, standardisierten Regulär Matrix System (RM-System).
Der Aufbau des Coders und Decoders beim QS-Matrix-System (Bild 15) unterscheidet sich von dem des SQ-Systems durch einen anderen Matrixaufbau, durch eine Phasenverschiebung von ± 90° im Coder und Decoder und durch einen später hinzugekommenen Phasendiskriminator zur Erhöhung der Übersprechdämpfung.
- Bild 16. Schaltung des Allpaß-Phasenschiebers im Coder (a)
In den codierten Kanälen ergeben sich folgende Signale:
L = Lv + j LH + 0,4 • Rv + j 0,4 • RH und
R = Rv - j RH + 0,4 • Lv - j 0,4 • LH.
Die Schaltung des von Sansui gewählten Phasen- schieberkreises im Coder und auch die der im Decoder eingesetzten ±90°-Phasenschieber zeigt Bild 16.
- Tabelle 3. Komponenten beim QS-Verfahren
- Bild 16. Der 90°-Phasenschieber im Decoder (b)
Tabelle 3 enthält die in den verschiedenen Kanälen auftretenden Komponenten beim QS-Verfahren. Gemäß dem Vektordiagramm treten in den codierten Wegen L und R die Kanäle LH und RH gegenphasig auf. Das führt bei Stereo-Wiedergabe zu einer Ortung der hinteren Kanäle außerhalb der Stereo-Basis. Dieser Effekt, der bei Stereo-Wiedergabe eine gewünschte Basisverbreiterung hervorruft, würde bei quadrophoner Wiedergabe jedoch zu einem als unangenehm empfundenen Schalleindruck führen. Daher wurden in die hinteren Wege LH und RH im Decoder zwei einfach aufgebaute ±90°-Phasenschieber eingefügt.
Die absolute Phasenverschiebung ändert sich zwar mit der Frequenz, jedoch bleibt die Phasendifferenz über den gesamten Frequenzbereich konstant. Die Phase der hinteren Kanäle wird dadurch so gedreht, daß sie am Ausgang gleichphasig erscheinen. Eine Schallquelle Mitte hinten wird also nach der Decodierung genau zwischen den beiden hinteren Lautsprechern geortet. Die Phasenbeziehung der beiden Seitensignale zum vorderen Mittensignal wird dabei in ihrer Phase gedreht (statt +90° jetzt -90°). Das ist jedoch ohne Bedeutung.
Jetzt kommen die technischen Feinheiten :
- Bild 17. Winkelbeziehungen zwischen dem Ort der Schallquelle und der Aufzeichnung
Die Beziehung zwischen der Modulationsrichtung in der Platten- rille und der korrespondierenden Richtung der Schallquelle im Schallfeld soll so beschaffen sein, daß der Winkel der Modulationsrichtung immer genau halb so groß ist wie der Winkel zwischen den verschiedenen Schallquellen.
Bild 17 stellt die Winkelbeziehungen zwischen dem Ort der Schallquelle und der Aufzeichnung dar. Wandert eine Schallquelle von vorn Mitte nach vorn rechts (a = 45°), so ändert sich die Modulationsrichtung um a = 22,5°.
Ein Wandern der Schallquelle von Vorn Mitte nach hinten Mitte (180°) bewirkt eine Änderung der Modulationsrichtung von horizontal nach vertikal (90°). Wird dieses Verhältnis zum Beispiel durch Änderung des Matrixauf baus im Coder oder Decoder gestört, so tritt eine Verzerrung des Schallfeldes in horizontaler (a'<22,5°) oder vertikaler (a'>22,5°) Richtung auf (Bild 18). Damit würden sich gleichzeitig auch die Übersprechverhältnisse zwischen den vier Kanälen ändern.
- Bild 18. Änderung der Schallfeldabbildung durch ein anderes Verhältnis zwischen Schallquellen- und Aufzeichnungswinkel
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- Bild 19 - QS-Decoder
Entsprechend der Logic beim SQ-Verfahren von CBS hat auch Sansui ein Verfahren zur Erhöhung der Übersprechdämpfung entwickelt. Wegen des symmetrischen Aufbaus konnte hier eine relativ einfache Schaltung eingesetzt werden, die von Sansui als Vario-Matrix bezeichnet wird. Sie enthält einen Phasendiskriminator, der mit hoher Geschwindigkeit die Eingangssignale L und R abtastet, um deren Phasenbeziehung zu ermitteln. Dabei wird eine Regelspannung erzeugt, die über Lampen zwei in der Matrix befindliche Photowiderstände beeinflußt (Bild 19).
Dominiert beispielsweise in einem Augenblick die Schallquelle vorn links, dann bleibt der zwischen Lv und Rv angeordnete Widerstand Ph 1 hochohmig, während der Widerstand Ph 2 zwischen LH und RH einen niedrigen Wert annimmt. Auf diese Weise kann in diesem Augenblick eine Übersprechdämpfung zum rechten vorderen Kanal von 7,7 dB und zum hinteren linken Kanal von 10 dB erreicht werden.
- Bild 20. Verbesserte Schaltung nach Bild 19.
Die Übersprechdämpfung zum hinteren rechten Kanal liegt wegen des Matrix-Aufbaus bei 00 (Anmerkung : es gibt keine). In einer neuentwickelten Schaltung (Bild 20), in der die Kanaltrennung durch eine Mischung der Verhältnisse zwischen den (L + R)-und den (L-R)-Signalen (also zwischen den Summen- und den Differenzsignalen) geregelt wird, lassen sich sogar Übersprechdämpfungen von 12 bis 15 dB zwischen links vorn und rechts vorn, von 8 bis 15 dB zwischen links hinten und rechts hinten sowie von 12 bis 20 dB zwischen vorn Mitte und hinten Mitte erreichen. Auch für das QS-Verfahren mit Vario-Matrix sind integrierte Schaltungen in der Entwicklung.
2.4. Electrovoice- (EV-), Dynaco- (Hafler-) und QMS- (Toshiba-) Verfahren (alle ebenso unvollkommen)
Die Grundlagen des Matrix-Systems sowie die möglichen Schaltungsvarianten einschließlich besonderer Maßnahmen zur Vergrößerung der Übersprechdämpfung wurden in den Abschnitten 2.1. bis 2.3. bereits so ausführlich behandelt, daß auf eine genaue Beschreibung dieser weitgehend ähnlichen Schaltungen verzichtet werden kann. Größere Bedeutung hat lediglich das Electrovoice-Verfahren erlangt, das ähnlich dem Scheiber-Verfahren mit einer reinen Matrix ohne Phasenschieberkreise arbeitet.
Unter der Bezeichnung EVX-4 brachte die Electrovoice Inc. eine integrierte Schaltung auf den Markt, die es ermöglicht, mit nur sechs externen Bauelementen einen vollständigen EV-Decoder aufzubauen.
Die vom Coder gelieferten Signale setzen sich dabei folgendermaßen zusammen:
L = Lv + 0,3 • Rv + LH - 0,5 • RH und
R = Rv + 0,3 • Lv + RH - 0,5 • LH.
Nach der Decodierung erhält man
Lv = 1,06 • Lv + 0,5 • Rv + 0,9 • LH - -0,3RH,
Rv = 1,06 • Rv + 0,5 • Lv + 0,9 • RH - -0,3LH,
LH = 0,52 • Lv - 0,38 • Rv + 1,06 • LH - -0,98RH,
RH = 0,52 • Rv - 0,38 • Lv + 1,06 • RH - -0,98LH.
- Bild 21. Prinzipschaltung des Hafler-Verfahrens
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Das von David Hafler bei der Dynaco Inc. entwickelte System hat im Gegensatz zur üblichen Lautsprecheraufstellung eine um 45° gedrehte Anordnung, so daß die Signale links, rechts, vorn und hinten abgestrahlt werden (Bild 21).
(Schluß folgt)
Anmerkung:
Wenn Sie bis hierher alles verstanden haben, dann sollten Sie sich bei der Interessensgemeinschaft zur Wiedererweckung der (analogen) Quadophonie in Hamburg melden. Also mir war das jetzt zu viel und viel zu kompliziert.
Das einzig greifbare Ergebnis ist, die ganzen Matrixverfahren versagen bei der analogen Schallplatte an den geforderten prozentgenauen Toleranzen, die sich kein Massenhersteller wie Grundig oder Dual und auch die Japaner wie Sony überhaupt leisten kann. Die Toleranzen liegen im 0,5% Bereich der Matrix-Baugruppen und der Verstärker. Der Redakteur gr.
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