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aus der Funk-Technik Nr. 14 / Juli 1970
Das neue (Telefunken) Video-System Bildplatte

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  • Dieser Artikel wurde im Juli 1970 vom Telefunken Marketing lanciert. Der Prototyp der Bildplatte wurde unter großem zeitlichen Druck am 24. Juni 1970 in Berlin vorgestellt.
  • Die ersten Geräte vom Typ TP 1005 kamen aber erst zur Funkausstellung im Herbst 1973 heraus. Das ganze später sogenannte TED System wurde für Telefunken zum Supergau und wurde 1975 sang- und klanglos eingestellt.

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24. Juni 1970 - Weltpremiere in Berlin

Der 24. Juni 1970 wird in der Geschichte der später einmal zu schreibenden Historie der audiovisuellen Technik ein wichtiges Datum sein. An diesem Tag wurde als Weltpremiere in Berlin der Öffentlichkeit zum ersten Male das neue Video-System Bildplatte vorgestellt. Es entstand in echter Teamarbeit von Ingenieuren der Firmen AEG-Telefunken und Teldec, einer Tochtergesellschaft, an der AEG-Telefunken und die Decca London zu gleichen Teilen beteiligt sind. Wie Dr. Hans Groebe, der neue Vorstandsvorsitzer von AEG-Telefunken, bei dieser Gelegenheit sagte, setzt nach Meinung seines Hauses die Bildplatte im Bereich der audiovisuellen Technik in technischer ebenso wie in wirtschaftlicher Beziehung ganz neue Akzente und Maßstäbe, die etwa mit der Erfindung der Schallplatte vergleichbar sind.

Man hat nicht die Absicht, dieses neue System exklusiv auszuwerten, sondern durch Anmeldung von Schutzrechten im In- und Ausland hat man eine sichere Ausgangsbasis für Gespräche mit potentiellen Partnern zur Nutzung dieses neuen Mediums im In- und Ausland vorbereitet. Man ist bereit, alle möglichen Formen der Zusammenarbeit zu prüfen und zu gegebener Zeit zu angemessenen Bedingungen auch Lizenzen zu erteilen. Daß sich dieses System schnell auf dem Weltmarkt einführen lassen und durchsetzen wird, ist nach den Ausführungen und Demonstrationen bei dieser Weltpremiere wohl nicht mehr nur die Meinung von AEG-Telefunken und Teldec, sondern auch der internationalen Gäste, die hier Gelegenheit hatten, dieses neue Medium aus eigener Anschauung kennenzulernen.

Die Zielgruppen

Verlagsgruppen, Fernsehproduktionsgesellschaften und andere potentielle Partner der Industrie haben sich bereits an der baldigen Einführung dieser Technik interessiert gezeigt. Mit den modernen Methoden der Marktforschung soll analysiert werden, wie aufnahmebereit der Markt nach einer in etwa zwei Jahren beginnenden Einführungsphase sein wird. Nach Meinung von Dr. Felix Herriger, stellvertretender Vorsitzer des Vorstandes von AEG-Telefunken und Leiter des Geschäftsbereichs „Rundfunk, Fernsehen, Phono", glaubt man an gute geschäftliche Aussichten. Andererseits weiß man aber auch, daß sich alles noch im Vorfeld der neuen Landschaft Audiovision befindet, auf dem man sich erst zukunftsbezogen zu orientieren hat.

Wer an diesem Geschäft der kommenden Jahre seiner Marktposition in der Unterhaltungselektronik entsprechend partizipieren will, muß schon heute nachweisen, was er zu bieten haben wird. Das war auch der Grund dafür, daß man bei dieser ersten öffentlichen Vorstellung des Systems noch keinen Prototyp für die in Kürze beginnende Fertigung zeigte, sondern bewußt nur Labormuster und einige Bildplatten in Schwarz-Weiß. Wer aber als Techniker die später noch zu nennenden technischen Daten richtig zu interpretieren versteht, für den ist klar, daß auch die Aufzeichnung von Farbbildern kein grundsätzliches Problem ist und daß er den Worten von Dr. Herriger glauben kann, wenn er sagte: „Bis zu Beginn der Serienfertigung werden wir noch technische Details zu klären haben und die Entwicklung der farbigen Wiedergabe beenden."

Vage Voraussagen für 1972

So sah der TED Bildplattenspieler - aber erst 1973 - aus.

Die ersten Geräte werden in weniger als zwei Jahren auf den Markt kommen, also etwa zur gleichen Zeit wie Bildband-Kassettengeräte aus serienmäßiger Produktion. Der Preis wird je nach Ausstattung schätzungsweise zwischen 500 und 1.000 DM liegen. Bezieht man in einen Vergleich der verschiedenen Bildspeicher- und Wiedergabegeräte auch die relativ billige Bildplatte mit ein, so scheint das Bildplatten-System zur Zeit das billigste von allen heute öffentlich bekannten Systemen zu sein. Man ist übrigens bei AEG-Telefunken und Teldec der Meinung, daß in der Zukunft Bildplatte und Bildband ähnlich wie Schallplatte und Tonband nebeneinander bestehen werden und sich sinnvoll ergänzen, weil jedes der beiden Systeme seine eigenen typischen Anwendungsgebiete haben wird.

Zur Frage der Normung ist eigentlich nichts zu sagen. Das audiovisuelle System Bildplatte ist ein in sich geschlossenes System mit den drei Komponenten Aufnahmeverfahren -Bildspeicher - Wiedergabegerät. Deshalb bedarf es über die Normung keiner internationalen Verabredungen. Anders liegen die Verhältnisse bei den Bildband-Kassettengeräten, wo die Festlegung auf einen bestimmten Kassettentyp von internationaler Bedeutung ist. Hier ist man gemeinsam mit Philips und anderen Unternehmen bestrebt, möglichst bald zu einer international wirksamen Einigung zu gelangen.

Die Bildplatten-Story

Bild 1. Die vier Erfinder der Bildplatte. Von links nach rechts: Dr.-Ing. Gerhard Dickopp, Hans-Joachim Klemp, Direktor Horst Redlich, Dipl.-Ing. Eduard Schüller

Vier Männer (Bild 1) waren es, die in Teamarbeit dieses neue audiovisuelle System geschaffen haben: die AEG-Telefunken- und Teldec-Ingenieure Horst Redlich (Jahrgang 1921; seit 1959 Technischer Direktor der Teldec), Hans-Joachim Klemp (Jahrgang 1921; seit 1954 engster Mitarbeiter von Horst Redlich und maßgeblich an den Vorarbeiten für die Stereo-Langspielplatte und das „Royal Sound Stereo"- Verfahren beteiligt), Dipl.-Ing. Eduard Schüller (Jahrgang 1904; ehemaliger Leiter der Grundlagen- entwicklung im AEG-Telefunken-Fachbereich „Phono- und Magnetbandgeräte", seit 1933 bei der AEG, 1935 Entwicklung des magnetischen Abtastkopfes und des ersten Tonbandgerätes, 1953 Abschluß der Entwicklung des Schrägschriftverfahrens) und Dr. Ing. Gerhard Dickopp (Jahrgang 1933; seit 1967 in der Grundlagenentwicklung des Fachbereichs „Phono- und Magnetbandgeräte" und seit 1970 als Nachfolger von Eduard Schüller Leiter der Grundlagenentwicklung für Phono- und Magnetbandgeräte).

Anmerkung zu meinem "Namensvetter" Horst Redlich: Zu den Vätern auch der DMM-Technik gehörte Horst Redlich, der dieses Verfahren später 1985 auch noch in Richtung CD-Masterschnitt weiterentwickelt hat. Das ist aber leider nie zu wirtschaftlicher Bedeutung gekommen, obwohl es z.B. keinen Reinraum voraussetzte.

Anmerkung 2 : Irgendwie wollten die "Alten" bei AEG-Telefunken den Zug der Zeit nicht akzeptieren. Die CD war 1983 mit einem großen Aufwand propagiert worden und die gesamte Industrie brauchte dieses Verkaufs-Produkt. Damit war die Vinylscheibe quasi überrollt worden. Die Telefunken TED Platte war ein wackeliges mechanisches Konstrukt mit mehr Macken als Vorzügen. Das hatten die Wettbwerber schnell entdeckt. Gegen den fast verschleißfreien Laser war damit auch nichts mehr zu gewinnen.

Horst Redlich war einer der ganz großen Ingenieure der Fachrichtung Schallaufzeichnung: 1921 geboren, seit 1947 bei AEG (Magnetbandgeräte- Entwicklung), dann Mitarbeit bei den deutschen Entwicklungen Richtung Magnetfilm (Fa. Albrecht, Mechanische Werke Albrecht, MWA, Berlin), in den 1960er Jahren Technischer Direktor bei Teldec; beteiligt am "Großexperiment" TED-Bildplatte in den 1970er Jahren. Horst Redlich ist 1995 im Alter von 72 Jahren verstorben.

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Die Entwicklungsgeschichte

Die Entwicklungsgeschichte der Bildplatte begann mit einer Diskussion über die Frage: Band oder Platte? Redlich und Klemp hatten nie daran gezweifelt, daß die Platte ein ideales Medium für die Bildaufzeichnung sei, obwohl alle Experten erklärt und wissenschaftlich begründet hatten, daß man höchstens Aufzeichnungen bis 80 kHz abtasten könne. Bei mikroskopischen Untersuchungen hatten die beiden aber ganz deutlich gesehen, daß in der Plattenrille auch sehr viel höhere Frequenzen aufgezeichnet waren. Wie aber sollte man das, was man sehen konnte, abtasten? Ein mechanisches Verfahren hielt man anfangs für völlig unmöglich.

Bei einer Fachdiskussion Ende 1966 mit Redlich und Klemp schlug Schüller vor, die mechanische und die magnetische Abtastung in geeigneter Weise zu kombinieren, weil die Begrenzung des Frequenzbereichs nach oben bei der magnetischen Bandaufzeichnung hauptsächlich im Aufzeichnungsvorgang liegt, bei der Platte aber im Abtastvorgang.

Bei dieser kombinierten Aufzeichnung sollten Videosignale in Tiefenschrift geschnitten werden. Mit der Matrize mußte dann eine Platte aus Magnetmaterial gepreßt und mit einem Magnetkopf abgetastet werden. Nach Überwindung vieler Schwierigkeiten war man dann soweit, daß der Magnetkopf ein von Rauschen und Verzerrungen erstaunlich freies Signal abtastete. Merkwürdig waren dabei nur auf dem Oszil-lografen sichtbare starke Resonanzmaxima bei einzelnen Frequenzen, und als eines Tages dann bei Versuchen der Ferritabtastkopf am Spalt zerbrach und man trotzdem weiter abtastete und auch ein Signal erhielt, tauchte der Verdacht auf, daß mechanische Störschwingungen des Ferritkörpers die Resonanzspitzen erzeugten. Dr. Dickopp machte zur Untersuchung dieser Erscheinung viele Versuche und rechnete viel. Versuche mit einer nichtmagnetischen PVC-Platte zeigten dann die gleichen Erscheinungen, und damit war bewiesen, daß man es tatsächlich nur mit mechanischen beziehungsweise piezomagnetischen Schwingungen zu tun hatte. Bei Überlegungen über Methoden zur Beseitigung dieser Störungen kam Schüller dann der Gedanke, diesen Störeffekt auszunutzen und ein rein mechanisches System - ähnlich dem Edisonschen - zu schaffen.

Ein neuer Piezoabtaster

Als neue Möglichkeit tauchte jetzt auch der Gedanke auf, einen Piezoabtaster so zu dimensionieren, daß er keine Resonanzstellen im Übertragungsbereich hatte. Bei den dazu notwendigen kleinen Abmessungen ergaben sich schier unüberwindliche Schwierigkeiten, aber Klemp löste das Problem und baute den ersten Keramikabtaster.

Nach weiteren Versuchen mit piezoelektrischer und optischer Abtastung war es dann im Mai 1969 endlich soweit, daß die Teldec anläßlich eines Besuchs des Decca-Präsidenten Sir Edward Lewis zum erstenmal ein von der Platte mit einem Piezosystem abgetastetes Bild vorführen konnte: sein Porträt. Damit waren die Weichen gestellt, und man arbeitete jetzt zusätzlich an der Weiterentwicklung dieses Prinzips auch in der Teldec-Schallplattenfabrik in Nortorf, in den Teldec-Labors in Berlin-Lichterfelde und in den AEG-Telefunken-Labors in der Berliner Schwedenstraße in gutorganisierter Teamarbeit.

Das Plattenmaterial sollte Kunststoff sein. Frühere Versuche, Schallplatten in Kunststoff zu pressen, waren nicht erfolgreich, weil diese Platten unerträglich rauschten. Für die bei der Bildplatte angewandte Druckabtastung gelten aber andere Gesetze. Konsequentes Suchen nach einer geeigneten Folie führte auf die PVC-Folie, wie sie als billiges Verpackungsmaterial benutzt wird. Sie hat für die Bildplatte beinahe ideale Eigenschaften.

Der an der Piezokeramik befestigte winzige Abtastdiamant konnte von den Diamantschleifern in den Hochburgen der europäischen Edelsteinschleiferei nicht mit der notwendigen Präzision hergestellt werden. Deshalb entwickelte man hierfür eine eigene Schleiftechnik, mit der sich unkonventionell und schnell Diamanten der gewünschten Form mit der notwendigen Präzision schleifen lassen. Daß auch für die Aufnahmetechnik neue Schneidverfahren entwickelt wurden, sei hier nur am Rande vermerkt.

Wissen, Können, unkonventionelles Denken und schöpferische Phantasie haben dem Viererteam den Erfolg beschert. Wie Schüller sagte, können ein bis zwei Zehnerpotenzen in der Miniaturisierung alle alten Erfahrungen über den Haufen werfen. Und manchmal schien es den vier Erfindern so, als habe über ihrer Arbeit der Leitspruch gestanden: Glaub' niemals unbesehen, was die Fachleute sagen!

Grundsätzliche Betrachtungen zur Bildspeichertechnik

Aufgabe der Bildspeicherung ist es, den zeitlichen Fluß von Informationen räumlich ausgedehnt in einem Speicher unterzubringen und die gespeicherten Informationen bei der Wiedergabe in der richtigen Reihenfolge wieder abzurufen und auf geeignete Art erkennbar zu machen. Für diesen dreiteiligen Vorgang benötigt man ein Eingabegerät für den Schreibvorgang, einen Speicher und ein Ausgabegerät für den Lesevorgang.Bei der Tonaufzeichnung muß ein Informationsfluß von etwa 3 • 10 hoch 5 bit/s verarbeitet werden, also 300.000 einzelne Informationselemente je Sekunde. Als Speicher stehen hierfür die Schallplatte mit einer Informationsdichte von etwa 5.000 bit/mm2 und das Tonband mit etwa 1.000 bit/mm2 Informationsdichte zur Verfügung.

Bei der elektrischen Bildübertragung ist der Informationsfluß 3 • 10 hoch 7 bit/s, also im Vergleich zur Tonübertragung hundertmal größer. Für die Aufzeichnung von Bildern müßten die beiden vorgenannten Speicher also die hundertfache Fläche haben, um Bildprogramme gleicher Dauer aufnehmen zu können. Da das zu Speichergrößen führt, die technisch und wirtschaftlich indiskutabel sind, mußte eine der ersten Grundaufgaben sein, einen Speicher zu finden, der eine größere Informationsdichte hat als die aus der Tonaufzeichnungstechnik bekannten Speicher. Damit eng verbunden ist als zweite Grundaufgabe die Entwicklung geeigneter Schreib- und Lesewandler, die den hohen Informationsfluß bei der Bildspeicherung einschreiben und auslesen können.

Anforderungen an den Bildspeicher

Der Benutzer eines Bildspeichers stellt folgende Anforderungen an einen Bildspeicher, der es ihm ermöglichen soll, zu beliebigen Zeiten ein gespeichertes Bild oder eine Bilderfolge abzurufen:
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  • 1. Wiedergabe (Schwarz-Weiß und Farbe)
  • 2. ausreichende Spielzeit
  • 3. Eigenaufnahme mit
    • a) Fernsehkamera
    • b) Filmkamera
    • c) Fernsehgerät
  • 4. Speicherlöschung und Wiederverwendung
  • 5. Schnellzugriff.

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Bild 2. Eigenschaften bisheriger Bildspeicherverfahren
Bild 3. Stellung der Bildplatte im Rahmen der Bildspeicherverfahren

Vergleicht man die heute bekannten Verfahren unter diesen Gesichtspunkten (Bild 2), dann ist die magnetische Bildaufzeichnung fraglos das universellste Bildspeicherverfahren. Die Prinzipien der magnetischen Bildspeicherung sind seit langem bekannt. Ampex stellte 1956 die erste Studio- Aufzeichnungsmaschine vor, und 1953 erfand Schüller das Schrägschrift verfahren, das heute bei allen nichtprofessionellen Videorecordern - also auch bei den Video-Kassettengeräten - benutzt wird.

Die Andern (Verfahren)

Neben den Magnetbandverfahren stehen heute (Anmerkung: es ist Mitte 1970) andere Verfahren, bei denen optisch aufgezeichnet und elektronisch wiedergegeben wird. Es sind das EVR-Verfahren der CBS, das Selectavision-Verfahren der RCA und der Super-8-Film mit optischer Abtastung durch elektronische Farbfilmabtaster (zum Beispiel „Colorvision" von Nordmende).

EVR und Selectavision sind für den privaten Benutzer nur für vorbespielte fertige Programme geeignet, die er kaufen oder leihen kann; Eigenaufnahmen sind nicht möglich. Die elektronische Filmabtastung bietet die Möglichkeit, fertige Programme von Spulen oder Kassetten sowie eigene Filmaufnahmen über den Fernsehempfänger wiederzugeben. Alle diese Verfahren haben ausreichende Spielzeit, aber keines ermöglicht den schnellen Zugriff, weil sie alle bandförmige Speicher verwenden.

Bildplatte und Druckabtastung - die Komponenten des neuen Video-Systems

Wenn die Schallplatte sich allen früheren pessimistischen Voraussagen zum Trotz bis heute neben dem Tonband behauptet hat und sich wohl auch weiterhin behaupten wird, dann sind es neben der kurzen Zugriffszeit zu jeder gespeicherten Information im wesentlichen wohl zwei Gründe: Die verhältnismäßig hohe Informationsdichte und der geringe Aufwand für den mechanischen Antrieb zur Drehbewegung der Platte mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gegenüber dem Aufwand, der für die gleichförmige Längsbewegung eines bandförmigen Speichermediums wie beim Magnetband erforderlich ist.

Für die Entwicklung ergaben sich daraus zwei wesentliche Aufgabenstellungen:
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  • 1. Welche maximale Informationsdichte läßt sich auf der Platte erreichen?
  • 2. Mit welchen Verfahren läßt sich der hohe Informationsfluß einer Bildübertragung auf einer Platte aufzeichnen und später wiedergeben?

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Was hat man nun bis heute erreicht?

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  • Zu 1": Es ist gelungen, auf der Bildplatte eine Informationsdichte von mindestens 500.000 bit/mm2 zu erreichen. Das ist das Zehnfache des fotografischen Films (50.000 bit/mm2), das Fünfzigfache des Bildbands (10.000 bit/mm2) und gar das Hundertfache der Schallplatte (5000 bit/mm2).
  • Zu 2: Mit Hilfe der noch zu beschreibenden Druckabtastung ist es möglich, die 500 000 auf jedem Quadratmillimeter der Bildplatte gespeicherten Informationen wieder in Wechselspannungen der Frequenz 3... 4 MHz zu verwandeln. Mit der Dichtspeichertechnik und der Druckabtastung ist es gelungen, die technischen Grundlagen jeder Bildspeicherung auf Platte zu schaffen.

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Welche Stellung die Bildplatte im Rahmen der oben für einen Bildspeicher aufgestellten fünf wichtigsten Forderungen einnimmt, zeigt Bild 3. Man erkennt darauf, daß sie als einziger Speicher den Schnellzugriff bietet, kann aber andererseits daraus auch ersehen, daß Bildplatte und Magnetband zusammen alle Anforderungen bis auf die Eigenaufnahme mit Filmkamera erfüllen. Diese gegenseitige Ergänzung wird einer der wichtigsten Gründe für die zukünftige Koexistenz beider Bildspeichertechniken sein.

In Tabelle I sind die wichtigsten Systemeigenschaften der Bildspeicherverfahren zusammengestellt:

Tabelle I. Systemeigenschaften der Bildspeicherverfahren

Für die Bildplatte ergeben sich im einzelnen folgende Merkmale:

Anmerkung: Das war die Zielsetzung 1969/70, die aber schon in 1971 vom Wettbewerb ausgehebelt wurde  und darum immer wieder angepaßt werden mußte. Am Ende konnte die Technologie die Anforderungen fast nicht mehr erfüllen.

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  • Horizontale Bildauflösung: etwa 250 einzeln erkennbare Linien, entsprechend einem Frequenzumfang der Bildübertragung von 3 MHz.
  • Störabstand: etwa 40 dB, entsprechend einem Verhältnis zwischen Störpegel und Signalinformation von 1 : 100.
  • Kontrastumfang: verarbeitbarer Kontrastumfang bei Schwarz-Weiß und Farbe wie beim Fernsehsystem.
  • Tonaufzeichnung: gemeinsam mit dem Bild in einer Spur, und zwar in der Zeilenaustastlücke als Impulsfolge. Andere Verfahren müssen den Ton getrennt auf besonderen Spuren aufzeichnen und mit zusätzlichen Abtasteinrichtungen wiedergeben.
  • Spielzeit: Die 21-cm-Bildplatte hat 5 Minuten Spielzeit, die 30-cm-Bildplatte zwölf Minuten. (Es scheint durchaus möglich, die Spielzeit noch zu verlängern, wenn erst einmal Erfahrungen aus der Serienfertigung vorliegen und bestimmte mechanische Eigenschaften der Platte und die Aufzeichnungstechnik noch verbessert werden können.) Bandförmige Speicher erreichen grundsätzlich längere Spielzeiten. Eine Untersuchung der Häufigkeitsverteilung der Programmzeiten ergibt aber überraschende Schwerpunkte gerade im Spielzeitbereich der Bildplatte. Mit automatischen Wechslern lassen sich längere Programme wiedergeben.
  • Grundmaterial: billige Kunststoff-Folie
  • Vervielfältigung: Anwendung moderner Verfahren der Massenfertigung; Verhältnis von Spielzeit zu Kopierzeit etwa 1000 :1.
  • Speicherkosten: weniger als 10 DM je Stunde Spielzeit, die niedrigsten aller bisher bekannten Bildspeicherverfahren. Der Verkaufspreis der bespielten Platte hängt wesentlich vom Inhalt ab. Man rechnet im Bereich der Unterhaltung mit einem Startpreis von unter 20 DM.
  • Druckabtaster: einfaches Bauelement, das mit modernen Verfahren der Mengenfertigung in großen Stückzahlen billig herstellbar ist.
  • Abspielgeräte: einfach und robust aufgebaut. Preis später bei genügend großen Stückzahlen je nach Ausführung zwischen 500 und 1000 DM.

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Technik der Aufzeichnung

Der Gedanke, die Schallplatte als Videospeicher zu benutzen, ist nicht neu. Schon 1927 unternahm der Engländer Baird den Versuch, Videosignale in eine Platte zu schneiden und mit einem Plattenspieler abzutasten. Entsprechend einer Bandbreite von 5 kHz, konnte er damals nur Bilder mit einer Horizontal-auflösung von 15 Bildpunkten bei 30 Zeilen und 12 Bildwechseln je Sekunde wiedergeben.

Der große Informationsfluß und die damit verbundene große Frequenzbandbreite von Fernsehbildern nach der heutigen Norm ließen eine Wiederaufnahme der Versuche von Baird wenig aussichtsreich erscheinen, zumal von einer modernen Stereo-Platte nur Frequenzen bis etwa 15 kHz abgetastet werden und die Theorie der klassischen Schallplattenabtastung zeigt, daß die obere Frequenzgrenze zwischen 50 und 80 kHz liegt. Sollte die Platte mit ihrer begrenzten Fläche eine brauchbare Speicherzeit ergeben, dann mußte die Informationsdichte wesentlich erhöht und die Aufzeichnungstechnik optimiert werden.

Bild 4. Elektronenrastermikroskop- Aufnahme einer Schallrille

Betrachtet man eine Stereo-Schallrille unter dem Elektronenrastermikroskop (Bild 4), dann liegt das Signal in Form einer Rillenauslenkung mit großer Wellenlänge vor.

Vom Standpunkt der Informationstheorie aus betrachtet, ist das Signal viel zu groß gespeichert, denn die hohe Oberflächengüte der Rille ermöglicht es, noch wesentlich kleinere Wellenlängen abzutasten. Die Oberflächenrauheit der in Kunststoff gepreßten Rille im Bild 4 liegt in der Größenordnung von 10nm (= 0,01um).

Hart an der Grenze der Physik

Eine grobe Rechnung zeigt, daß eine Auslenkung von 0,5 ... 1um zwei Größenordnungen über der Oberflächenrauheit liegt. Eine so kleine Amplitude müßte deshalb auch zum Speichern von analogen Signalen bei ausreichendem Störabstand möglich sein. (Digitale Signale, wie sie in der Computertechnik benutzt werden, benötigen einen sehr viel kleineren Störabstand.)

Bild 5. Ein menschliches Haar hat etwa die Breite von zehn Dichtspeicherrillen

Aus diesen Überlegungen entstand dann die jetzt praktizierte „Dichtspeichertechnik", die mit Aufzeichnung in Tiefenschrift arbeitet. Aus der bisherigen Technologie des Schneidvorgangs hatte man Erfahrungswerte, beispielsweise für den maximalen Auslenkwinkel der Schallrille, die man hier nutzen konnte. Setzt man diesen in Beziehung zu den oben genannten Amplituden, dann kommt man zu Wellenlängen bei der Aufzeichnung von etwa 2um. Theoretisch brauchte die Rillenbreite auch nicht größer zu sein. Mit Rücksicht auf den Abtastvorgang wählte man aber 7 ... 8 (im Rillenabstand und erreicht damit eine Rillendichte von 120 ... 140 Rillen je Millimeter Speicherbreite.

Eine Mikrofotografie (Bild 5) zeigt, daß ein menschliches Haar etwa so breit ist wie zehn Dichtspeicherrillen. Für die Aufzeichnung so feiner Rillen mußten spezielle Techniken entwickelt werden. Nur durch eingehendes Studium des Schneidvorgangs war es möglich, die entsprechenden Aufzeichnungswerkzeuge zu schaffen.

Der Vorteil der Frequenzmodulation

Bild 6. Vergleich von Rillen einer üblichen Schallplatte (rechts) mit Dichtspeicherrillen (links)

Weitere Erfolge im Hinblick auf die Erhöhung der Speicherdichte - insbesondere für die Aufzeichnung breiter Frequenzbänder - brachte die Anwendung der Frequenzmodulation. Sie ermöglicht es, alle Frequenzen mit gleicher Amplitude aufzuzeichnen. Damit kann man Rille neben Rille schneiden, ohne praktisch einen Steg zwischen den Rillen (und damit Speicherfläche) zu verschenken. Im Bild 6 sieht man rechts Rillen einer üblichen Schallplatte und links im gleichen Maßstab Dichtspeicherrillen mit in Form einer frequenzmodulierten Trägerschwingung aufgezeichneten Signalen. Man erkennt deutlich die sich in Abhängigkeit vom Signal ändernde Trägerwellenlänge und den großen Gewinn an Speicherdichte.

Durch Anwendung all dieser Erkenntnisse, die erst durch neue Technologien realisierbar wurden, gelang es, eine Dichtspeicherplatte mit 500.000 bit/mm2 Speicherdichte herzustellen. Dieser Speicher hat die höchste bisher überhaupt erreichte Speicherdichte. Auf einer Platte mit 30 cm Durchmesser kann man 3 • 10 hoch 9 Informationen speichern. Benutzt man davon je Sekunde beispielsweise 3 • 10 hoch 6 Signale für ein Fernsehbild, dann kann man theoretisch 1000 Sekunden - also über 15 Minuten - Programm aufzeichnen.

Ausgangspunkt für die Bildaufzeichnung auf Platte ist der Film. Der Schneidvorgang ist ähnlich wie bei der Schallplatte; die galvanische Herstellung der Preßwerkzeuge (Matrize) entspricht der bei der Schallplatte angewandten Technik. Ganz anders aber ist der Vervielfältigungsprozeß - ein Schnellpreßverfahren. Mit einem Verhältnis von Spielzeit zu Vervielfältigungszeit von über 1000 :1 ist die Bildplatte mit Abstand der am schnellsten zu vervielfältigende Bild- und Tonträger. Für eine Bildplatte mit 5 Minuten Spieldauer bedeutet das, daß eine einzige Schnellpresse stündlich 12.000 Bildplatten pressen kann. Damit scheint dieses Verfahren geradezu prädestiniert für kommende Anwendungen zu sein, bei denen es darauf ankommt, in kurzer Zeit große Auflagen zu liefern. Nur vier Pressen wären im 20-Stunden-Betrieb in der Lage, eine Millionen-Auflage zu liefern.

Anmerkung: Das war aber leider nur die Theorie. In der Praxis später zeigte sich, daß man viel sorgfältiger pressen mußte, weil die Farbe dazu kam und die Speicherdichte erhöht werden mußte. Bei der beschriebenen Pressgeschwindigkeit war ein ernormer Ausschuß enthalten.

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Bild 7. Prinzip eines Schallplattenabtasters für Tiefenschrift

Technik der Wiedergabe

Bei der Abtastung von Schallplatten (Bild 7) wird die Abtastnadel entsprechend den Auslenkungen der Schallrille in Bewegung versetzt, und ein mit ihr verbundener elektromechanischer Wandler liefert den mechanischen Auslenkungen entsprechende elektrische Spannungen. Um die Auslenkungen der Rille in entsprechende Bewegungen der Abtastnadel umsetzen zu können, muß ihr Verrundungsradius etwa so klein sein, daß sie in jede Vertiefung der Rillenflanken „hineinpaßt".

Bild 8. Frequenzgang der Abtasterbewegung

Nun hat jede Abtastnadel eine bestimmte Masse und damit auch Massenträgheit. Die Flanken der Schallrille sind außerdem nicht völlig starr, sondern haben eine gewisse Elastizität. Die Masse der Abtastnadel und die Elastizität der Schallrille ergeben ein resonanzfähiges Gebilde, das bei schnellen Bewegungen (hohe Abtastfrequenzen) angeregt wird. Dadurch entsteht bei der Resonanzfrequenz eine Vergrößerung der abgetasteten Bewegung (Bild 8).

Bei noch höheren Frequenzen nimmt die Bewegungsamplitude schnell wieder ab, denn hier im sogenannten massegehemmten Frequenzbereich überwiegt die Massenträgheit. Die Nadel quetscht gewissermaßen die Rillenauslenkungen zusammen, bis bei der Cut-off-Frequenz fc praktisch jede Bewegung der Abtastnadel aufhört. Die großen Beschleunigungskräfte haben die Rillenauslenkungen sozusagen glattgebügelt. Oberhalb der Cut-off-Frequenz ist keine Bewegungsabtastung mehr möglich; die äußerste erreichbare Grenze liegt bei 50 ... 80 kHz.

Bei der Bildplatte ist das anders

Das bei der Abtastung von Schallrillen benutzte Prinzip läßt sich aus zwei Gründen nicht unverändert für die Bildplatte übernehmen. Einmal würde die hohe Informationsdichte eine Abtastspitze mit weniger als 1um Radius erfordern. Eine solche Nadel zerstört aber unweigerlich bei noch vertretbaren Auflagekräften die Platte, denn ihr Verrundungsradius liegt in der gleichen Größenordnung wie der einer Rasierklingenschneide.

Zum anderen ist ein massebehafteter Abtaster auch nicht annähernd in der Lage, so schnelle Bewegungen auszuführen. Wenn man die Abtasterbewegung als Signal versteht, ist das Signal oberhalb der Cut-off-Frequenz verschwunden. An die Stelle der Bewegung treten in diesem Bereich Druckschwankungen an der Abtasterspitze, die ebenfalls dem aufgezeichneten Signal entsprechen. Eine Möglichkeit, den Bereich oberhalb der Cut-olf-Frequenz auszunutzen, ergibt sich, wenn man statt des bei der Schallplattenabtastung benutzten Bewegungsempfängers einen Druckempfänger verwendet, das heißt, ein Organ, mit dem sich der Druck wegfrei messen läßt.

Mit dem Übergang vom Bewegungsempfänger auf den Druckempfänger war das Problem der Abtastung hoher Frequenzen im wesentlichen gelöst, nicht jedoch das der Plattenzerstörung. Um diese Zerstörung zu vermeiden, mußte man den Abtaster über eine größere Fläche auf der Platte aufliegen lassen als bei der klassischen Schallplattenabtastung. Wie aber kann ein solcher Abtaster dann noch die einzelnen Informationen auslesen, die sich über wesentlich kleinere Flächen der Platte erstrecken?

Das Geheimnis der Kufe

Bild 9. Elastische Verformung der Bildplatte bei der Druckabtastung

Die Lösung lag in der speziellen Formgebung der Abtasterspitze (Bild 9). Sie besteht aus einem verschleißfesten Material (beispielsweise Saphir oder Diamant). Der Abtaster liegt über mehrere Wellenlängen auf der Platte auf. Unter dem Einfluß der Auflagekraft tritt eine elastische Verformung der Plattenoberfläche auf. Dadurch werden die Höhenunterschiede des Rillengrunds in entsprechende Druckunterschiede umgewandelt. Die Verteilung des Drucks auf die kufenförmige Abtasterspitze entspricht näherungsweise der aufgezeichneten Information im Auflagebereich. Wesentlich ist, daß die Abtastkufe unsymmetrisch ausgebildet ist. Sie hat auf der einen Seite eine sanfte Verrundung und auf der anderen eine scharfe Kante.

Wegen der sanften Verrundung auf der Vorderseite (in Abtastrichtung gesehen) gleitet der Abtaster wie eine Schlittenkufe leicht über die modulierte Rille hinweg, ohne sie zu zerstören. Während der Abtastung wirkt auf den Abtaster eine zeitlich konstante Kraft. Ihr überlagert ist eine Wechselkraft, die dem aufgezeichneten Signal entspricht. Sie kommt zustande durch die scharfe Kante auf der Rückseite der Abtasterkufe. Die durch den Abtaster zusammengedrückten Modulationsberge der Rille werden schlagartig in dem Augenblick entlastet, in dem sie unter der Abtasterkante hinweggleiten. Diese plötzliche Entlastung wird vom Abtaster registriert, und so erklärt es sich, daß nicht eine aus dem gesamten Auflagebereich stammende vermischte Information, sondern nur die Information am Ort der Kante abgetastet wird.

Bild 10. Prinzipieller Aufbau des Druckabtastsystems

Das Druckabtastsystem ist schematisch im Bild 10 dargestellt. Die kufenförmige Spitze aus Saphir oder Diamant ist fest verbunden mit einem Körper aus Piezokeramik, der als mechanisch-elektrischer Wandler dient. Das elektrische Signal wird an den seitlich liegenden Elektroden des Wandlers abgegriffen. Über eine elastische Zwischenschicht ist das gesamte Gebilde an einem Halteröhrchen befestigt. Der Abtaster ist so dimensioniert, daß im Übertragungsbereich keine mechanischen Resonanzen auftreten. Das bedeutet unter anderem, daß die linearen Abmessungen des Keramikwandlers kleiner als 0,2 mm sein müssen.

Fast wie ein Plattenspieler

Bild 11. Schematischer Aufbau des Bildplatten- Abspielgeräts

Die Auflagekraft des Abtasters liegt bei etwa 0,2p. Da der Abtaster innerhalb der Rille keine Bewegung ausführt, genügt diese Auflagekraft völlig zur Rillenführung.

Das Abspielgerät hat gewisse Ähnlichkeiten mit einem Schallplatten-Abspielgerät (Bilder 11, 12), unterscheidet sich von diesem aber in zwei wesentlichen Punkten:


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  • 1. Der Abtaster wird nicht frei in den Rillen geführt, sondern erhält einen Zwangsvorschub. Je Plattenumdrehung wird er um eine Rillenbreite (8um) entlang einem Radius vorwärtsbewegt. Das erfolgt über einen im Bild 11 schematisch angedeuteten Seilzug. Die Plattenrille übernimmt nur die Feinführung des elastisch aufgehängten Abtasters. Dadurch lassen sich auch leichte Radialschläge der Platte ausgleichen.
  • 2. Im Gegensatz zum Schallplattenspieler hat der Bildplattenspieler keinen Plattenteller. Die folienartige Bildplatte wird über einen zentralen Mitnehmer angetrieben und rotiert mit 1500 U/min über einem ortsfesten Tisch. Dabei bildet sich zwischen rotierender Folie und Tisch ein dünnes Luftpolster aus, das die Bildplatte in ihrem Lauf stabilisiert. Der Höhenschlag der Folie läßt sich auf diese Weise unter 50um halten. (Dieses Prinzip wird auch bei Magnetfolienspeichern angewandt.)

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Bild 12. Druckabtastsystem mit Zwangsvorschub

Schaltet man den Zwangsvorschub für den Abtaster aus, dann wird der Abtaster wegen seiner elastischen Aufhängung ein Stück von der spiraligen Rille mitgenommen und springt anschließend um dieses Stück wieder zurück. Auf diese Weise wird ein kurzer Bewegungsablauf ständig wiederholt. (Es liegt der Gedanke nahe, bei späteren Bildplatten-Abspielgeräten die Elastizität der Aufhängung des Abtasters einstellbar zu machen, um dadurch die Länge des zu wiederholenden Bewegungsablaufs verändern zu können.) Trotz dieser zunächst etwas „rauh" anmutenden Methode der Wiederholung tritt eine Qualitätsminderung der Wiedergabe erst nach mehreren tausend solcher Wiederholungen auf. Überhaupt ist das Bildplatten-Abspielgerät erstaunlich unempfindlich gegen Erschütterungen und Lageänderungen. Trotz der geringen Rillenbreite und der niedrigen Auflagekraft ist die Handhabung weit weniger kritisch als die manches Hi-Fi-Plattenspielers.

Anwendungsbereiche und Visionen der Bildplatte

Das war er dann - 3 Jahre später - aber fast keiner wollte ihn kaufen.

Bei einem gerade aus der Taufe gehobenen audiovisuellen System läßt sich die ganze Breite der zukünftigen Anwendungsmöglichkeiten heute kaum erfassen. Selbstverständlich haben Teldec und Decca schon recht konkrete Vorstellungen über das Repertoire im Bereich der Unterhaltung. Sie werden Telefunken- und Decca- Bildplatten mit ihren Stars und ihren Hits anbieten. Den Reigen hat Manuela mit der ersten Bildplatte der Welt eröffnet: „Alles und noch viel mehr." Neben der U-Musik stehen Bildplatten mit Opernarien und Operettenliedern sowie Balletts, Kabaretts, Schauspiel- und Musical-Ausschnitte sowie Märchen für die Kinder auf dem Programm.

Aber auch die Werbung einschließlich der Beilagen- und Zugabewerbung wird sich der Bildplatte bald ebenso bedienen wie die Verkaufsförderung. Und vielleicht sind wir in wenigen Jahren dann auch schon so weit, daß am Wochenanfang die Zeitungen ihren Lesern zugleich mit den Sportberichten vom Wochenende als Beilage die billige, biegsame Bildplatte mit den entscheidenden Phasen der wichtigsten Sportereignisse ins Haus liefern.

Neue Möglichkeiten bieten sich außer für die technische Information und die technische Anleitung auch im Bereich Unterricht, Erziehung und Bildung. Für das Tele-Kolleg des Fernsehens könnte die Bildplatte ebenso Bedeutung erlangen wie für die zur Zeit 150 Fernschulen in der Bundesrepublik mit rund 250.000 eingeschriebenen Fernschülern. Die Weltpremiere der Bildplatte am 24. Juni 1970 im Rahmen einer internationalen Pressekonferenz war ein eindeutiger Erfolg. Auch die ausländischen Teilnehmer waren beeindruckt von der schon bei der ersten öffentlichen Vorführung demonstrierten Bildqualität, die in allen Punkten durchaus mit einer technisch durchschnittlichen Fernsehsendung auf einem üblichen Heim-Fernsehempfänger vergleichbar ist. Das läßt noch viel erhoffen.  W. Roth - Juli 1970

Es war ein lebensnotwendiger Traum von Telefunken

Telefunken brauchte so schnell wie möglich wieder ein lukratives Produkt. Fernseher, Hifi Geräte und sonstige Unterhaltungselektronik konnte gegen Max Grundig und all die anderen nicht mehr ankommen.

Doch es blieb ein Traum, zu viel war nicht ausgegoren und die Spielzeit von 12 bis 15 Minuten war 1973 schon wieder obsolet und damit war der TED Spieler tot. Die Entwickler wie die Führung ganz oben hatten den Zug der Zeit nicht mehr erkannt oder sehen wollen. Philips hatte nämlich bereits 1972 die berührungslose veschleißfreie Laserabtastung mit 1 Stunde Spielzeit "in PAL Studioqualität" erfolgreich vorgeführt.

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