Archiv der Kategorie: TechniThek

Renaissance der Rille: Schallplatten digital konservieren

Wiedergeburt der Schallplatte

Kaum zu glauben. Während CD-Verkäufe weltweit sinken, hat das altehrwürdige Vinyl zu einem neuen Höhenflug angesetzt. Viele kramen ihre alten Schätzchen hervor und auch der Verkauf von Plattenspielern hat in den letzten Jahren stetig zugenommen.

Hinzu kommt, dass Mega-Stars, wie z.B. Madonna, ihre Musik wieder, bzw. immer noch, auf Schallplatte veröffentlichen. Und auch die sog. Techno-Musik wäre ohne das „Scratchen“, also das rhythmische Hin- und Herbewegen einer laufenden Schallplatte, völlig undenkbar.

Da wundert’s also nicht, dass der 12. August 2007 sogar als „Welttag der Schallplatte“ gefeiert wurde.

Vom Trichter zur Platte

Wer kennt sie nicht, die „Wunderbaren Reisen des Barons von Münchhausen“. Aus dem Jahre 1777 stammt die Geschichte vom „eingefrorenen Posthorn“. Dieses Instrument gab erst beim Auftauen in der warmen Herberge diejenigen Melodien ab, die zuvor bei eisiger Kälte vergeblich hineingeblasen wurden.

Doch diese Art der Tonaufzeichnung ist selbstverständlich ein Lügenmärchen.

Denn erst 100 Jahre später, also im Jahre 1877, gelang es dem US-amerikanischen Erfinder Thomas Alva Edison erstmals die menschliche Stimme einzufangen und wiederzugeben. Sein sogenannter Phonograph bestand aus einer Walze mit aufgespannter Zinnfolie. Sprach man in einen Trichter hinein, drückte eine Nadel eine Punktschrift in die Walze, die sich dann wieder abtasten und abspielen ließ.

Das Prinzip ähnelte einer sog. Spieluhr. Hierbei werden – statt einer Nadel – Metallzinken durch eine Walze melodisch angeregt. Anstatt Vertiefungen, ist die Walze mit kleinen Stiften besetzt.

Übrigens, das Edison eine wahrhaftige Leuchte war, zeigt sich auch am Beispiel der Glühbirne, die er maßgeblich mitentwickelt hat. Die heutige Bezeichnung der Gewindegröße E 27, steht für Edison.

Auf den Trichter kam man 1896, als die Walze durch einen flachen Tonträger ersetzt wurde. Nach anfänglichen Versuchen mit Hartgummi entdeckte man schließlich sog. Schellack als verschleißfestes Bindemittel – die Schellack-Platte war geboren.

Schellack wird aus den harzigen Ausscheidungen – dem sog. Körnerlack – der in Südostasien beheimateten Lackschildlaus gewonnen.

Als Abspielgerät diente damals das Grammophon. Hierbei wurde die Schallplatte zunächst über eine Kurbel und ein Federwerk auf schnelle 78 Umdrehungen pro Minute gebracht. Eine Stahlnadel übertrug die Schwingungen auf eine Metall-Membran. An einer geöffneten Schalldose kann man gut die Hebelverlängerung der Nadel und die Membran erkennen. Als Schall-Verstärkung diente ein Trichter.

Nachteil: Die Stahlnadel war meist schon nach einer Plattenlänge verschlissen und musste gewechselt werden. Und auch die Lautstärke konnte nur umständlich über dicke oder dünne Nadeln oder über die Form des Trichters eingestellt werden.

Übrigens, das Modell aus unserer Sendung stammte aus dem Jahre 1915 und war eine Leihgabe des Grammophon-Museums in Krefeld. Das private Museum mit über 300 Exponaten ist ein Geheimtipp für Liebhaber des Grammophons und der Schallplatte (Bezugsquellen).

Seit den 30er Jahren gehören schließlich die elektrisch betriebenen Plattenspieler zum guten Ton. Am technischen Prinzip hat sich bis heute nichts geändert: Die Umdrehungszahl wurde auf  33 1/3 bzw. 45 reduziert und ein verschleißfreier Saphir oder Diamant dient als Nadelspitze. Eine Spule (Wandler) im Tonabnehmer wandelt die Schwingungen der Nadel in schwache elektrische Ströme um. Das nennt man „Induktion“.

Durch eine Entzerrung bzw. Verstärkung wird das Tonsignal schließlich über eine HiFi-Anlage und Lautsprechern wieder gegeben.

Es lebe die „Rille“
Die Rille einer „modernen“ Schallplatte hat eine Breite von ca. 40 Mikrometern. Das ist der 25. Teil eines Millimeters. Das Besondere daran ist, dass die Schallinformationen für den linken und rechten Stereokanal jeweils in die seitlichen Flanken der Rille eingeprägt sind.

In der vergrößerten Draufsicht (s. Bild) kann man schön die wellenförmigen Flanken sehen, die ein analoges d.h. direktes Bild der Tonschwingung wieder geben. Zu sehen ist auch die Spitze einer Diamantnadel.

Bei der riesigen Menge an zwei-kanaligen Toninformationen und den engen Rillenabständen musste schließlich nach Alternativen zum spröden Schellack gesucht werden. Am besten geeignet war das preiswerte und strapazierfähige PVC, also Polyvinylchlorid oder kurz: Vinyl.

Von der Tonaufnahme zur Pressung – Zeitreise in die 1960er Jahre

Bis Ende der 1980er Jahre war die Sonopress GmbH in Gütersloh die größte Schallplatten-Produktion Europas. Seinerzeit erfolgte die Fertigung nach einer nahezu unveränderten Technologie. Deshalb darf man bei der Schallplattenproduktion auch kein Hightech erwarten, da die neuesten Maschinen aus dem Jahre 1983 stammen:

1. Ausgehend von der Tonaufnahme entstand das Masterband, die Vorlage für die Vinylplatten-Herstellung.

2. Für die Herstellung einer Schallplatte in großer Stückzahl wird das gemasterte Programmmaterial zunächst mit einem beheizten Schneidstichel in den Lack einer beschichteten Folie geschnitten.

3. Diese Lackplatte wird zunächst mit Silber beschichtet, damit sie elektrisch leitend ist, und dann galvanisch verkupfert oder vernickelt. Diese Metallschicht bildet ein etwa 0,5 mm dickes Negativ, den „Vater“.

4. Von diesem werden in einem weiteren galvanischen Verfahren mehrere Positive, die „Mütter“, abgezogen. Diese können zur Kontrolle der Aufnahme abgespielt werden.

5. Die eigentlichen Pressmatrizen („Söhne“) werden wiederum durch einen galvanischen Prozess aus den Mutterplatten gefertigt. Um die Haltbarkeit der Pressmatrizen für größere Stückzahlen zu erhöhen, werden diese verchromt. Dieser Vorgang muss für beide Seiten der Schallplatte wiederholt werden.

Um dem Umweg über „Väter“ und „Mütter“ zu entgehen, wurde zu Beginn der 1980er das sogenannte DMM-Verfahren („direct metal mastering“ ersonnen. Hierbei erfolgt der Schnitt direkt in eine auf einer Edelstahlplatte aufgebrachte Kupferschicht, von welcher dann unmittelbar die „Söhne“ erstellt werden.

6. Als Rohstoff für die gepressten Schallplatten wird Polyvinylchlorid (PVC) verwendet, dem etwa 20 % Polyvinylacetat (PVAc) und weitere Additive zugesetzt werden. Der Pressvorgang einer Schallplatte dauert etwa 30 Sekunden: Eine dosierte Menge Rohmaterial (150 bis 180 g) wird zusammen mit den Etiketten zwischen die beiden Pressmatrizen gebracht und bei einem Druck von etwa 8·106 Pa (etwa 80 kg/cm2) und einer Temperatur von etwa 150 °C gepresst – wie in einem „Waffeleisen“.

7. Nach einer kurzen Abkühlphase, in der die Matrizen mit Wasser gekühlt werden, wird die Presse geöffnet und die Schallplatte entnommen. Ein Messer trennt den beim Pressvorgang entstandenen Quetschrand ab.

8. Anschließend wird die Schallplatte mittels eines Transportarms vom Teller entnommen und bis zum Verpacken auf einer Spindel zwischengelagert, dabei wird die Schallplatte etwa 10 Sekunden von der Umgebungsluft gekühlt.

Neben der Standardplatte gab und gibt es auch noch diverse Varianten: Z.B. farbige Platten oder eine Picture-Disc mit Bildern.

Flexible Schallfolien aus Polyethylen dienten oft als Gratis-Beigaben zu Zeitschriften etc.

Auch der Lachsack und viele Puppen besitzen im Innern eine Mini-Schallplatte.

Eine moderne Erfindung ist die Vinyl-Disc. Auf der einen Seite befindet sich eine analoge Plattenrille, auf der anderen Seite sind digitale Informationen als CD unter gebracht.

Schallplatten digitalisieren, aber wie ?

Apropos „digital“. In vielen Haushalten schlummern noch jede Menge analoge „Schätzchen“ und der Plattenspieler verstaubt auf dem Dachboden. Doch schon mit wenig Aufwand lässt sich die Vinyl-Musik ins digitale Zeitalter retten. Den teuren Überspiel-Service können Sie sich getrost sparen.

Abraten möchte ich zunächst von sog. Kombigeräten, wie sie zur Zeit vielfach angeboten werden. Die Geräte enthalten meist nicht nur den Plattenspieler, sondern gleichzeitig einen CD-Brenner, einen Speicherkarten-Slot, einen MP3-Player, Radio, Verstärker, Stereo-Lautsprecher, usw. Und das alles zum Spottpreis.

Schwächen gibt’s hier vor allem bei der Analog-Digital-Wandlung und der Qualität des Tonabnehmers. Außerdem hat man kaum Möglichkeiten zur Restaurierung.

Was aber tun? Wie sooft empfehle ich den Weg über den PC. Als Abspielgerät eignet sich zunächst ein sog. USB-Plattenspieler. Gute Modelle gibt’s bereits ab ca. 100 Euro.

Die Geräte sind mit einem justierbaren Tonabnehmer und einem Vorverstärker ausgestattet. Außerdem mit einem passablen Analog-Digital-Wandler, sowie einer USB-Schnittstelle zum Anschluss an den PC.

Günstiger wird’s, wenn man noch seinen alten Plattenspieler hat. Da diese reinen Abspielgeräte nur eine geringe Spannung erzeugen, könnte man die Geräte zunächst über die Stereoanlage oder über einen externen Vorverstärker an die Soundkarte des PCs anschließen.

Beste Ergebnisse liefert jedoch ein sog. „USB-Vorverstärker“ (TERRATEC „PhonoPreAmp iVinyl ML“ oder Magix „Music Cleaning Lab 2008 XXL“, ). Der enthält zusätzlich einen Analog-Digital-Wandler, der für die Schallplatten-Digitalisierung optimiert ist.

Bei der Digitalisierung werden die kontinuierlichen, also analogen Tonfrequenzen in bestimmten Zeitabständen abgetastet. Die so gewonnenen Einzelsignale bilden einen treppenförmigen Verlauf und können schließlich in digitale Datenpakete übertragen werden. Man spricht dann auch vom WAV-Format.

Schritt für Schritt von Analog zu Digital

Als Überspielsoftware empfehle ich die beiden etablierten Programme TERRATEC „PhonoPreAmp iVinyl ML“ oder Magix „Music Cleaning Lab 2008 XXL“. Beide wurden auch von der Stiftung Warentest als ideal eingestuft.

Nachfolgend die Schritt-für-Schritt-Anleitung für das Magix „Music Cleaning Lab 2008 XXL“:

1. Verbinden Sie zunächst den USB-Vorverstärker mit dem Plattenspieler und Ihrem PC.

2. Programm aufrufen und Plattenspieler starten.

3. Auf „Aufnehmen“ klicken. Der Aufnahmepegel sollte jetzt nicht über gelb hinaus gehen.

4. Auf „Aufnahme“ klicken. Die Musik wird nun digitalisiert und ins WAV-Format übertragen.

Oben kann man erkennen, wie die Aufnahme-Kurve langsam anwächst. Da wir in Stereo aufzeichnen, gibt’s oben und unten eine Kurve.

5. Ist das Ende des Titels oder der Platte erreicht, auf „Stop“ klicken und das Fenster schließen. Plattenspieler ausschalten.

6. Zum Entfernen von Störgeräuschen jetzt auf „Cleaning“ klicken.

7. Auf „Automatisch einstellen“ klicken.

8. Dann auf „Analysieren“, etwas warten und schließlich auf „OK“. Je nach Zustand der Platte werden Knistern, Kratzer und Rauschen effektiv entfernt.

9. Zur Probe auf’s Exempel auf „Original“ und schließlich auf „Ergebnis“ klicken.

10. Auf „Übernehmen“ klicken.

Weitere Features entnehmen Sie bitte der beiliegenden Bedienungsanleitung.

CD, MP3 oder beides ?

Die aufgefrischte Musik lässt sich nun auf  eine CD brennen. Dazu auf „Exportieren“ klicken, auf „Audio CD“ usw.

Grundsätzlich lässt sich 1 Schallplatte immer auf 1 CD-Rohling unterbringen. Rund 74 Minuten haben auf den Silberlingen Platz. Ansonsten muss eine DVD ran.

Für Fans der Unterhaltungselektronik dürfte die Möglichkeit interessant sein, die Musik gleich ins komprimierte MP3-Format zu verwandeln. Die Titel sind dann auf ca. 8 Prozent ihrer ursprünglichen Datenmenge reduziert.

Dazu Fenster schließen und auf „Dateien“ klicken. Einfach entsprechenden Titel mit WAV-Endung markieren und als Dateityp „MP3-Datei“ wählen. Mit „Exportieren“ wird der Konvertierungs-Vorgang gestartet. Anschließend Programm schließen und „Projekt speichern“.

Die so gewonnene MP3-Musik lässt sich nun ganz einfach auf diversen Geräten abspielen. Das geht bei TechniSat besonders einfach über eine Speicherkarte.

Auf den „TechniPlayer 4“ passt so unter Umständen Ihre komplette Plattensammlung. Außer MP3-Musik kann man mit dem kleinen Wunderding aber noch Fotos angucken und Videos abspielen. Gleichzeitig ist es auch Radio und Diktiergerät.

Über ein USB-Kabel kann der „TechniPlayer 4“ auch direkt am Flachbildfernseher HD-Vision angeschlossen werden.

Mit dem „TechniMax-Mediaplayer“ können Sie neben MP3-Musik auch terrestrisches Digitalfernsehen „DVB-T“ empfangen.

Oder wie wär’s mit dem Navigationsgerät „MobilNavigator“ ? Karte rein und los geht’s.

Der TechniTipp: Alles eine Frage der Justierung und Reinigung

Bevor Sie Ihre alten Schätzchen konservieren, empfiehlt sich zunächst den Plattenspieler zu justieren.

Für einen horizontalen Stand hilft zunächst eine gewöhnliche Wasserwaage.

Um Abtastverzerrungen zu minimieren, muss außerdem die Geometrie des Tonarmes überprüft werden. Dabei hilft die sog. „Justier-Schablone nach Schön“. Unter Plattenfreaks bis heute ein absoluter Klassiker.

Die wird einfach auf den Plattenteller gelegt. Mit Hilfe des genormten Linien-Musters und eines Spiegels kann z.B. die Tonarmlänge oder die tangentiale Lage des Tonabnehmers zur Rille, und noch vieles mehr, eingestellt werden.

Eine Justierung übers Gehör bietet eine Testplatte. Über spezielle Signaltöne kann hier z.B. die Kanalgleichheit und die Abtastfähigkeit eingestellt werden. (clearaudio, Bezugsquellen)

Fehlt noch die Überprüfung der exakten Drehzahl von 33 1/3 bzw. 45 Umdrehungen pro Minute. Dazu dienen Kalibrierungspunkte am Plattenteller-Rand. Alternativ geht’s auch mit einer sog. Stroboskop-Platte sowie einer 300 Hz-Stroboskop-Lampe. (clearaudio, Bezugsquellen)

Der Abstand der Punkte bzw. Striche ist so gewählt, dass bei korrekter Umdrehungszahl die Striche stehen bleiben.

Was nützt aber der beste Plattenspieler, wenn die Platten völlig verdreckt sind ? Man denke nur an Fingerabdrücke, Staub- und Nikotinablagerungen. Die üblichen Antistatiktücher und Carbon-Bürsten reichen da nicht mehr aus.

Eine sinnvolle Möglichkeit sind Platten-Waschmaschinen von Clearaudio (Bezugsquellen). Hierbei wird eine spezielle Reinigungsflüssigkeit auf die Platte gebracht und durch ein Absaugsystem wieder entfernt. Die Platte dreht sich dabei in beide Richtungen.

Keine Frage, die Wirkung solcher Systeme ist unbestritten. Leider liegen die Preise bei 600 Euro Minimum.

Günstiger sind da schon Patente, bei denen die Platte per Hand durch eine Reinigungsflüssigkeit und entlang einer Bürste gedreht wird.

Machen Sie sich doch Ihr Reinigungssystem einfach selbst.

Bereits 1975 habe ich dazu ein Rezept entwickelt.

Befüllen Sie einfach eine Plastik-Schüssel mit ausreichend destilliertem, also kalkfreiem Wasser. Natürlich können Sie auch abgekochtes Wasser nehmen.

Da hinein geben Sie nun 10 Tropfen eines klaren Spülmittels und die gleiche Menge Spiritus. Der Alkohol sorgt dafür, dass die Platten ohne Rückstände trocknen.

Mit einem Schwamm werden die Platten vorsichtig abgewaschen. Keine Angst, dabei löst sich nicht das Plattenetikett, da es fest eingepresst ist.

Anschließend Platte aufrecht trocknen lassen. Fertig.

Übrigens, das Abspielen von nassen Platten, z.B. mit einem Nassläufer, ist eher nicht zu empfehlen, da sich hierbei Salze der Lotion in den Rillen absetzen können. Einmal „nass“ heißt also immer „nass“.

Text, Idee & Fotos: Horst Minge

 

 

 

Telefonieren via Internet

So telefonierte man früher:

Sicher kennen Sie noch aus Ihrer Kindheit die sogenannten Dosentelefone. Die bestehen meist aus zwei Konservendosen, die über eine straff gespannte Schnur verbunden sind. Spricht man in die Dose hinein, wird der Dosenboden in Schwingung versetzt. Diese Schwingungen pflanzen sich dann als Wellen entlang der Schnur fort. Das führt wiederum an der entfernten Dose zu hörbaren Schwingungen.

Das Prinzip der Sprachübertragung durch Schwingungen führte 1860 zum ersten Telefon. Nicht aber etwa durch den Schotten Graham Bell, sondern durch den US-Italiener Antonio Meucci. Die Erfindung wurde ihm aber erst im Jahre 2002 posthum zuerkannt. Seitdem gilt Bell immerhin als Entwickler des ersten allgemein brauchbaren Telefons.

Wie auch beim Dosentelefon brachten Schallwellen zunächst eine Metallmembran zum Schwingen. Im Bell’schen Apparat wurden diese Schwingungen jedoch mit Hilfe eines Magneten und einer Spule in elektrische Impulse umgewandelt. Diese Signale wurden dann über eine Drahtverbindung zum weit entfernten Empfängertelefon weiter geleitet. Das dort entstehende Magnetfeld brachte schließlich eine Lautsprechermembran zum Schwingen.

Fortschrittlicher war da schon das berühmte W 48 aus den 1940er Jahren. Das Gehäuse bestand aus Bakelit, die Technik basierte bereits auf kompakten Lautsprecher- und Mikrofonkapseln.

Kaum zu glauben, bis heute telefoniert man bei Verwendung von Analogtelefonen – zumindest etappenweise – nach dem ursprünglichen Prinzip:

Die Sprache läuft zunächst in Form von Schwingungsimpulsen durch ein zweiadriges Kupferkabel. Erst in einer Vermittlungsstelle wird eine Analog-Digital-Wandlung vorgenommen. Das Telefongespräch wird dann als digitaler Datenstrom zur Vermittlungsstelle des Empfängers übertragen. Das geschieht bereits mehr und mehr über Satellit oder Glasfaserleitungen. Hat der Empfänger einen analogen Anschluss, werden die digitalen Signale wieder in analoge gewandelt.

Im Falle eines ISDN-Telefons wird die Sprache bereits im Telefon digitalisiert. Hier findet also die gesamte Kommunikation auf digitalem Wege statt. Dadurch lassen sich mehr Informationen durch die Kabel jagen als es das analoge Netz erlaubt. Man spricht hier von einer höheren Datenübertragungsrate oder auch Bandbreite. Vorteil: Mit einem ISDN-Anschluss kann man z.B. zwischen zwei Gesprächen hin und her springen oder Anklopfen. Außerdem wird auf dem Display schon während des Klingelns die Nummer des Anrufers angezeigt.

Deutsches Telefonmuseum:

Wer sich für die Technik des Telefonierens seit dem "Fräulein vom Amt" bis heute interessiert, sollte einmal einen Abstecher zum Deutschen Telefonmuseum in Morbach/Hunsrück einplanen. (s. Informationsquellen.)
Die frei zugänglichen Geräte, 1300 an der Zahl, regen den Besucher zum Anfassen und Begreifen, aber auch zum Erinnern und Nachdenken an.
Besonderen Wert wird auf die Kombination der jeweiligen Apparate mit den zeitlich zugehörigen Vermittlungseinrichtungen gelegt, an die viele der ausgestellten Exponate funktionsfähig angeschlossen sind.
Highlight: Das erste Bildtelefon aus dem Jahre 1973.
1995 hat das Deutsche Telefonmuseum in Morbach sogar einen Eintrag ins Guinness Buch der Rekorde (Informationsquellen) geschafft.

Plaudern per Päckchen:

Bei der herkömmlichen Telefonie war es so, dass bei Gesprächen im Festnetz immer eine eigene Leitung benötigt wurde. Diese Leitung bleibt auch dann bestehen, wenn diese – z.B. in Gesprächspausen – gar nicht genutzt wird. Dadurch werden riesige Mengen an Übertragungskapazitäten verschenkt.

Das Telefonat der Zukunft wird nicht mehr über eine exklusiv geschaltete Leitung geführt, sondern per "Voice over IP". Das heißt soviel wie: "Stimme über das Internet".

Dazu wird die Sprache zunächst wie üblich von analoge in digitale Signale verwandelt. Anders als bei der herkömmlichen Telefonie werden überflüssige Signale eliminiert. Der Rest in Pakete gebündelt und per Internet übertragen. Ähnlich wie bei Emails. Damit die Pakete auch beim Empfänger ankommen, werden sie mit einer Adresse versehen. So können sich viele Pakete die Datenautobahn teilen. Das entlastet die Leitungen. Am Ziel werden die Pakete wieder zusammen gesetzt und als Sprache über den Hörer ausgegeben.

Voraussetzung für Internet-Telephonie ist zunächst eine schnelle digitale Datenverbindung, also mindestens DSL bzw. DSL 2000.

Im elegantesten Fall lässt sich mit dem vorhandenen Festnetztelefon via Internet telefonieren. Frei nach dem Motto: Aus Alt mach Neu.
Dazu wird das Telefon über einen Adapter und einen Router (Bezugsquellen) an das DSL-Modem angeschlossen.
Der Adapter macht aus einem analogen Telefon ein digitales. Mit Hilfe des Routers kann auch während eines Internet-Telefonats im PC gesurft werden.

Ideal ist eine Internet-Telefonbox (FRITZ!Box), die Adapter, Router und Modem vereint.
Wer also weiterhin mit seinem Lieblingstelefon telefonieren möchte, ist mit dieser Lösung am Besten bedient.

Ein spezielles Internet-Telefon (Bezugsquellen) ist Analog-Telefon und Adapter in einem. Hier benötigt man lediglich Router und Modem. Bei einigen Modellen muss man auch nicht auf eine schnurlose Verbindung verzichten.

Neueste Geräte (FRITZ!Fon) integrieren gleichzeitig Telefon, Adapter, Router und Modem. Zum Surfen im Internet wird daran auch der PC angeschlossen.

Internet-Handys auf Wireless-Basis (WLAN) finden über öffentliche Hotspots den Weg ins Internet. Neben Problemen bei der Reichweite sind vor allem die hohen Anschaffungskosten (ab 150 €) noch nicht angemessen.

Eine ganz andere Methode ist Internet-Telefonie per Computer, auch als "Software-Telefonie" bezeichnet. Denn außer einem PC bzw. Laptop mit DSL-Zugang und Soundkarte, benötigt man lediglich eine Telefon-Software, z.B. vom Anbieter "Skype". Diese lässt sich kostenlos unter www.skype.com herunter laden.

Zum "Skypen", wie es neudeutsch heißt, erhält jeder Teilnehmer eine persönliche Internet-Telefon-Nummer oder einen Benutzernamen. Damit kann man dann ortsunabhängig und weltweit telefonieren. Selbstverständlich auch ins Fest- und Handynetz.
Wie das geht? Einfach Gesprächsteilnehmer auswählen und auf das grüne Hörersymbol klicken. Kommuniziert wird per integriertem Lautsprecher und Mikrofon oder über ein Headset. Hier haben sich die Produkte von Logitech bewährt.

TechniSat hat das preiswerte TechniFon entwickelt. Es wird einfach per USB an den PC angeschlossen. Dank integrierter Soundkarte und Wähltastatur wird "Skypen" zum reinen Vergnügen.

Fazit: Telefonieren via PC eignet sich vor allem für denjenigen, der oft online ist. Natürlich muss der PC ständig laufen, was aber auch Vorteile hat, z.B. bei der Video-Telefonie.
Dazu müssen beide Teilnehmer einfach eine kleine Web-Kamera (Logitech) am Bildschirm befestigen. So kann man seinen Gesprächspartner am anderen Ende der Welt sehen.

Der TechniTipp:

Zum Schluss wie immer mein persönlicher TechniTipp: Um den Festnetzanschluss jetzt gleich zu kündigen, ist es sicher noch zu früh. Das Internet-Telefon-Netz ist noch vergleichsweise unsicher und störanfällig. Auch die Sprachqualität lässt zur Zeit noch zu wünschen übrig und erreicht nur Mobilfunkqualität. Sicher nicht unwichtig: Die Notrufnummern 110 und 112 sind per Internet nicht erreichbar.

"Telefonieren für 0 Cent", wie es oft heißt, können nur Nutzer desselben Anbieters. Für Telefonate ins Fest- und Handynetz zahlt man drauf. Nicht zu vergessen: Es kommen noch Grund- und DSL-Gebühren hinzu.
Quasselstrippen sind in jedem Fall mit einer Flatrate bzw. Komplettpaketen am besten bedient.
Mein Tipp: Vorerst zweigleisig telefonieren. Man kommt in den Genuss von Preisvorteilen und kann zur Not immer noch auf das gute alte Festnetz ausweichen.

Text, Idee & Experimente: Horst Minge

SAT-TV: Empfangen, speichern, archivieren

alter Fernseher

TV-Empfang – von analog zu digital

Die Besucher der Berliner Funkausstellung staunten nicht schlecht, als im Jahre 1928 die damalige Reichspost den weltweit ersten Fernseher präsentierte. Der Beginn einer technischen Revolution. Aber erst in den fünfziger Jahren fand das Fernsehen langsam Einzug in deutsche Haushalte.

Die Übertragung der Fernsehbilder fand damals ausschließlich terrestrisch, also erdgebunden, statt. Empfangen wurde über Zimmer- bzw. Dachantenne und selbstverständlich analog, d.h. Bild- und Toninformationen wurden letztlich als kontinuierlich ändernde Spannungen drahtlos übertragen.

Nachteil: Die Rundfunkwellen sind nicht nur störanfällig, sie breiten sich, wie das Licht, geradlinig aus und können so der Krümmung des Erdballs nicht folgen. Viele Zwischenstationen, sprich Übertragungsmasten, sind nötig. Ein anderes Problem sind Hindernisse wie Hochhäuser oder Berge. Signale werden teilweise reflektiert und kommen zeitverzögert im Fernseher an. Ein Doppel- bzw. Geisterbild entsteht.

Verbesserung der Bildqualität durch Satellitentechnik.

Eine wesentliche Verbesserung in der Übertragung von analogen Fernsehsignalen brachte die Satellitentechnik. Dank hochfrequenter Mikrowellen (oberhalb von 11 GHz) kann der Umweg über den Orbit, das sind immerhin 36.000 Kilometer, problemlos überbrückt werden. Hindernisse, abgesehen von extremen Wetterbedingungen, spielen keine Rolle mehr.

Einen Satelliten kann man sich also wie einen 36.000 Meter hohen Funkturm vorstellen. Im Falle des ASTRA-Satelliten „steht“ dieser übrigens auf dem Äquator in Zaire.

Ein Quantensprung war die Einführung des „Digitalen-Fernseh-Rundfunks per Satellit“ – kurz DVB-S. Aufgrund der höheren Bandbreite, bzw. Übertragungsrate können Hunderte Programme in brillanter Bild- und auch Tonqualität empfangen werden. Abgesehen von verschlüsselten Programmen funktioniert das zur Zeit noch ohne Zusatzkosten.

Wie geht das?

Bei der digitalen Übertragung werden die analogen Videosignale zunächst in Nullen und Einsen verwandelt und anschließend in adressierte Datenpakete gepackt. Entscheidend ist jedoch, dass durch das sogenannte MPEG-2-Verfahren Daten reduziert werden. So werden zum Beispiel nur diejenigen Bildinformationen übertragen, die sich zum vorhergehenden Bild verändert haben.

Teilt man ein Fernsehbild in ein Raster, erkennt man, dass z.B. bei der „Tagesschau-Moderation“ der Hintergrund praktisch unverändert bleibt. Hier reicht es, wenn lediglich Standbild und Standdauer übermittelt werden. Weitere Infos auch unter „TechniThek – MP3“.

Ein einziger analoger Fernsehkanal erstreckt sich über eine Bandbreite von etwa 5 bis 7 MHz. Nach digitaler Kompression können auf gleicher Bandbreite bis zu 8 Satellitenkanäle übertragen werden.

Zum digitalen Satellitenempfang benötigt man einen DVB-S-Receiver, auch als Set-Top-Box bezeichnet. Im Empfangsteil wird zunächst aus dem empfangenen Digitalgemisch ein einziger Kanal ausgewählt. Der Datenstrom wird dann im Decoder entpackt und als analoges Videosignal an den Scart-Ausgang gegeben.

Satelliten-Programme konservieren

Wer Fernsehen digital empfängt wird auch bei der Aufzeichnung von Sendungen die digitale Methode bevorzugen. Der gute alte VHS-Rekorder hat längst ausgedient.

Naheliegendste Lösung ist ein DVD-Recorder, der über Scart-Kabel mit dem Satelliten-Receiver verbunden wird. Entscheidender Nachteil: Filme in Überlänge bzw. mit Werbeblöcken erfordern eine längere Aufnahmezeit. Da die Kapazität von DVD-Rohlingen auf 4,7 Gigabyte begrenzt ist, muss die Aufnahmequalität reduziert werden. Das Entfernen der Werbeblöcke ist, wenn überhaupt, mühsam und kann die Bildqualität nicht verbessern.

Weitaus komfortabler ist da schon ein DVD-HDD-Rekorder, also ein DVD-Rekorder mit integrierter Festplatte . Eine Festplatte ist ein Speichermedium, das die binären Daten auf die Oberfläche einer schnell rotierenden Scheibe schreibt. Der Schreibkopf ist nichts anderes als ein winziger Elektromagnet, der die Scheibe an winzigen Stellen magnetisiert. Die „Platte“ hat eine Umdrehungszahl von bis zu 15.000 pro Minute. Umgerechnet heißt das, dass die Platte mit bis zu 250 km/h am Schreibkopf vorbei rast.

Im Gegensatz zur flexiblen Diskette (Floppy-Disk) ist die Festplatte fest, d.h. unbiegsam. Mit ein Grund, weshalb Festplatten im Schnitt 160 GigaByte packen können. Das entspricht mindestens 70 Stunden Film in höchster Qualität – inklusive Werbung. Eine Festplatte ist also ein idealer Zwischenspeicher. Mit Hilfe von Schnittfunktionen kann der Film nun werbefrei auf DVD überspielt werden.

In bester Qualität? Leider nicht ganz. Denn auch DVD-Festplattenrekorder haben ihre Tücken. Grund: Die digitalen Videosignale werden im DVB-Receiver zu Analogsignalen dekodiert, durch’s Scart-Kabel geschickt und im Rekorder erneut digitalisiert. Das geht nicht ohne Verluste.

Ohne Verluste: Receiver mit Festplatte

Abhilfe schafft ein „DVB-Receiver mit integrierter Festplatte“, ein sogenannter Festplatten-Receiver. Hier kann der empfangene MPEG-2-Strom direkt und unverändert auf Festplatte gespeichert werden. Dieses Verfahren kommt also ohne Verluste aus.

Übrigens, der Satelliten-Festplatten-Receiver „TechniSat DigiCorder S2“ ist im November 2006 bei der Stiftung Warentest als Testsieger hervor gegangen (Bezugsquellen).

Selbstverständlich verfügt das Gerät auch über Time-Shifting, also zeitversetztes Fernsehen. Klingelt z.B. während einer Sendung das Telefon, kann das Programm mit der Pausetaste aufgezeichnet werden. Erneutes Drücken setzt das Programm nahtlos fort.

So kann z.B. der Start der „Formel-1“ erst eine halbe Stunde später angesehen werden, während der Rest des Rennens parallel auf  Festplatte aufgezeichnet wird. Man ist also sein eigener Programmdirektor.

Für Schlaumeier: So funktioniert Time-Shifting

Wie aber kann eine Festplatte gleichzeitig gelesen und beschrieben werden? Antwort: Sie kann es mit Hilfe eines Puffers, sprich dem Arbeitsspeicher. Das empfangene Live-Programm wird in einen Arbeitspeicher (1) geladen – bis dieser voll ist. Gleichzeitig schöpft der Fernseher die Bilddaten aus einem zweiten Arbeitsspeicher (2) – bis dieser entleert ist.

In der Zwischenzeit übernimmt die Festplatte rechtzeitig die Daten aus dem vollaufenden Aufnahmespeicher (1) und gibt diese zeitversetzt an den sich leerenden Wiedergabespeicher (2) ab. Da die Festplatte 10 mal schneller arbeitet als Empfang und Wiedergabe, ist die Zeitversetzung locker möglich. Alles klar ?

Der PC macht’s möglich !

Bleibt die Frage, wie sich Filme völlig verlustfrei vom DVB-Festplatten-Receiver auf  DVD kopieren lassen ? Schließlich haben sich Kombigeräte aus Receiver, Festplatte plus DVD-Brenner bis heute nicht recht durchgesetzt – vermutlich aus Kostengründen.

Abhilfe schafft – wie sooft – der PC. Grund: Festplattenreceiver lassen sich ohne Verluste mit dem Computer und damit auch mit dem internen DVD-Brenner koppeln. Analoge Übertragungswege werden umgangen.

Die Übertragung der Aufnahmen in den PC hängt vom verwendeten Receiver ab. Je nach Modell sind nämlich die Audio- und Videodaten entweder separat oder gemeinsam auf Festplatte aufgezeichnet. Man spricht hier von unterschiedlichen Aufzeichnungsformaten.

Im Falle des Technisat-Modells braucht man zunächst ein sogenanntes USB-Link-Kabel, auch als „Host-to-Host-Kabel“ bezeichnet. Mit Hilfe einer kleinen Elektronik in der Kabelmitte wird damit der gegenseitige Datenaustausch zwischen zwei Geräten mit USB-A-Anschlüssen geregelt.

Wer einen USB-Stick mit mind. 4 GB oder eine „Externe Festplatte“(Bezugsquellen) besitzt, kann auf das „Kabelwirrwarr“ verzichten. Den beladenen Stick bzw. die Festplatte schließen Sie schließlich an den PC an.

Als Überspiel-Software benötigt man das Programm Mediaport“. Technisat Mediaport ist eine Software, mit welcher Dateien zwischen Technisat Empfangsgerät und einem PC übertragen werden können.

Das Programm ermöglicht nicht nur den Transfer, es enthält auch den Treiber fürs USB-Link-Kabel. Die aktuelle Version – und das ist entscheidend – enthält auch eine Funktion (Projekt X), die die getrennten Audio- und Videodaten ins nützlichere MPEG-Format konvertiert.

Jetzt mal Schritt für Schritt:

  1. USB-Link-Kabel anschließen
  2. Programm Mediaport aufrufen. Links erscheint Digicorder und Recording.
  3. Film markieren.
  4. Dann auf Erstellen, Einstellungen, O.K.
  5. Rechts Zielordner angeben, z.B. Desktop und auf den großen Rechtspfeil klicken.

Schon wird der Film auf den PC übertragen und ins MPEG-Format umgewandelt. Der Film befindet sich schließlich auf dem Desktop. Fertig.

Die Überspielung via USB-Stick bzw. Externer Festplatte funktioniert über die Menüführung (Fernbedienung) des Festplattenreceivers.

  1.  „Menü“ drücken.
  2.    Festplatte verwalten
  3.   Aufnahmen kopieren
  4.   Film markieren
  5.  Blaue Funktionstaste
  6.    Exportieren … OK
  7.  Gelbe Funktionstaste

Mit Hilfe von Brennprogrammen (z.B. Nero) können Sie den Film nun auf DVD brennen.

Sollte Sie die Werbung stören, können Sie mit professionellen Schnittprogrammen, z.B. der „Studio-Software“ von Pinnacle , die Werbeblöcke herausschneiden und schließlich auf DVD (Bezugsquellen) brennen. Näheres dazu unter TechniThek „Abschied vom Band …“

Der feine Unterschied

Bei vielen anderen Festplattenreceivern werden die Audio- und Videodaten gemeinsam abgespeichert. Äußerlich meist erkennbar an der USB-B-Anschluss-Buchse.

In der Sendung haben wir stellvertretend die „Grobi TV-Box“ empfohlen. Das Gerät besteht u.a. aus einem digitalen SAT & DVB-T oder SAT & Kabelempfänger und verfügt über eine sagenhaft große 250 GB-Festplatte.

Zur Bearbeitung empfehle ich das äußerst komfortable Programm „DVR-Studio Pro“, das Sie sich einfach aus dem herunter laden können.

„DVR-Studio Pro“ unterstützt Geräte von über 80 Herstellern. Welche dies sind verrät ein Blick auf die Homepage. Das Programm bietet Übertragung, Schnitt und DVD-Erstellung gewissermaßen aus einer Hand. Die Erstellung einer DVD dauert damit weniger als 1 Stunde. Nötig ist nur noch ein einfaches USB-A-USB-B-Kabel.

Idee und Text: Horst Minge

 

 

 

 

Abschied vom Band, VHS auf DVD gebrannt

VHS: Probleme am (Fließ-) Band

„Bandsalat“ im Videorecorder! Sicher kennen auch Sie die Probleme mit archivierten Video-Schätzchen. Die Bänder können sich an den Videoköpfen verheddern, und bei der Wiedergabe gibt’s Streifen, Aussetzer und blasse Farben.

Ursache hierfür ist das Speicherverfahren des Videorekorders. Während der Aufnahme durchfließen die analogen Bildsignale eine Spule im Videokopf. Das dadurch erzeugte Magnetfeld magnetisiert das metallbeschichtete Trägermaterial. Aus Platzgründen erfolgt dies auf Schrägspuren. Der Ton wird, wie schon bei der Musikkassette, auf eine kontinuierliche Längsspur aufgezeichnet. Die so ausgerichteten magnetischen Teilchen sind also eine direkte, d.h. analoge, Abbildung der Bild- und Toninformationen.

Kein Wunder also, dass Videobänder gegen Staub, Hitze und vor allem Magnetfeldern aus, z.B. Netzgeräten und Trafos, empfindlich reagieren. Dies belegt auch ein kleiner Versuch:

Auf einer Kunststoffplatte sind Eisenspäne aufgestreut – ähnlich wie auf einem Magnetband. Bringt man einen Magneten in die Nähe, verändert sich die Anordnung der Späne. Die gespeicherten Bild- und Tondaten werden also beeinflusst und gestört.

Als alternatives Speichermedium hat sich die Digital Versatile Disc, kurz DVD, durchgesetzt. Wie auch bei der Compact Disk werden die Daten durch eine bestimmte Abfolge aus Vertiefungen, den Pits, und Erhöhungen, den Lands, in der DVD-Oberfläche erzeugt. Das kann man schön an der 7000-fachen Vergrößerung erkennen.

Das Prinzip eines DVD-Players kann man an einem gebastelten Modell erläutern. Es besteht aus einem Laserpointer und einer glänzenden Lochscheibe:
Fällt der rote Laserstrahl auf eine Erhöhung, wird dieser reflektiert. Beim Übergang auf eine Vertiefung wird die Reflexion unterbrochen. Beim Sprung auf die Erhöhung gibt es wieder eine Reflexion. Ein Wechsel wird als 1 aufgefasst. Wo kein Wechsel statt findet, werden Nullen gesetzt. Aus diesen binären, d.h. digitalen, Informationen werden Bild und Ton erzeugt.

Im Vergleich zur VHS ist die DVD also nicht nur leicht und handlich, sie ist vor allem, Dank berührungsloser optischer Abtastung, verlust- und verschleißfrei.

Vom Pressen und Brennen

Bei der DVD-Pressung wird zunächst in mehreren Schritten ein Presswerkzeug (Stamper) hergestellt, auf dem bereits sämtliche Daten enthalten sind. Kleine Polycarbonatkörnchen werden erhitzt und eingespritzt. Unter hohem Druck wird das Polycarbonat dann zusammengedrückt. Es entstehen die 0,6mm dicken Polycarbonatscheiben, die bereits sämtliche Daten enthalten. Technisch handelt es sich also um ein Spritzgussverfahren. Die Polycarbonatscheibe wird anschließend dünn mit Aluminium beschichtet.
Danach werden die beiden (!) Scheiben mit den Aluminiumflächen aneinandergeklebt und mit Schutzlack versehen. Im Vergleich zur CD-Pressung besteht eine DVD aus 2 Datenschichten und damit aus 2 verklebten Scheiben.

Moderne Presswerke, z.B. die „kdg mediatech AG“ (Bezugsquellen), haben die DVD und CD längst neu erfunden: Gepresst werden Spezialprodukte wie z.B.: 8-cm-CD, Visitenkarten-CD, ICON-Disc (teilmetallisierte Motiv-CD), Duft-CD, Pit Art Disc. Mastering, DVD-Authoring.

Im Gegensatz zur industriellen Pressung (Replikation) können DVD’s zu Hause dupliziert, das heißt, gebrannt werden. DVD-Rohlinge enthalten im Innern eine organische Farbschicht als Datenträger. Diese Schicht wird sichtbar, wenn man einen DVD-Rohling mit einem Teppichmesser aufspaltet. Der Laserstrahl des DVD-Brenners, trifft auf diese Farbschicht und hinterlässt winzige nicht-reflektierende Flecke – ähnlich den Pits.

Beim Brennen werden also nicht, wie oft behauptet, kleine Vertiefungen eingebrannt!

Von Band auf Scheibe

Was liegt bei diesem Know How also näher, als seine komplette VHS-Sammlung auf DVD zu sichern ?

Damit die vielen analogen Bild- und Tondaten auf einer DVD Platz finden, müssen diese verdichtet werden. Die Verdichtung bzw. Kompression von Videodaten erfolgt durch das sogenannte MPEG-2-Verfahren.

Wie auch schon beim MP3-Prinzip, also beim Verdichten von Tönen, werden die analogen Bildsignale zunächst in Nullen und Einsen verwandelt. Überflüssige Signale werden eliminiert und der Rest in platzsparende Pakete gebündelt.

Bei der späteren Wiedergabe der DVD werden die Pakete wieder entschlüsselt und in Fernsehbilder verwandelt.

Soweit die Theorie. Wie bekommt man aber nun das Band auf die Scheibe?

Im einfachsten Fall, wird der Videorekorder einfach via Scart- oder Cinch-Kabel mit dem DVD-Recorder verbunden. Nachteil: Die Signalqualität bei älteren Videogeräten lässt sehr zu wünschen übrig und wird durch den externen Übertragungsweg zusätzlich beeinträchtigt.

Besser sind da schon Kombigeräte aus VHS- und DVD-Rekorder. Die Signalübertragung erfolgt intern und wird zusätzlich über spezielle Filter zur Bildverbesserung und Rauschunterdrückung optimiert. Allerdings darf man auch hier keine Wunderdinge erwarten, denn aus einem schlechten Original wird noch lange keine hochwertige Kopie.

Überrascht hat uns allerdings das Kombigerät „JT 9011“ des, für seine Digitalkameras bekannten, Herstellers JAY-Tech (Bezugsquellen). Die auf DVD gebrannten Filme wirkten deutlich frischer als das Original auf VHS.

Damit betagte Videoaufnahmen in ganz neuem Glanz erstrahlen, empfiehlt sich allerdings, wie so oft, der Umweg über den PC, sprich Notebook.

Erste Möglichkeit ist eine TV-Tuner-Karte. En miniature gibt’s die auch schon als externen Multimedial-Stick.

Einfach z.B. per S-VHS-Kabel mit dem Videorecorder verbinden. Verfügt der Rekorder nur über einen Scart-Ausgang, hilft ein Adapter.

Nachteil: Ein PC der Pentium III-Klasse und darunter ist nicht leistungsstark genug, um Video- und Tonspur bei der Umwandlung synchron zu halten.

Optimal sind sogenannte Videokonverter- bzw. Capture-Boxen (Pinnacle/Bezugsquellen). Im Gegensatz zu den TV-Karten enthalten die Boxen einen MPEG-2-Chip. Dieser nimmt dem Prozessor im PC gewissermaßen die Arbeit ab und kann Filme in Echtzeit und ohne Verluste digitalisieren.

Die Box wird einfach an den „USB-2.0“-Port des Rechners angeschlossen. Verfügt ihr Rechner über einen veralteten USB-1.0-Anschluss, müssen Sie sich die schnellere USB-2.0-Controller-Karte oder eine FireWire-Karte  besorgen.

Konverterbox und Videorecorder werden über Cinch- oder Super-Video-Kabel verbunden.

Damit der analog gespeicherte Film digitalisiert und auf Festplatte übertragen werden kann, benötigt man außerdem eine passende Capture-, d.h., Überspiel-Software. Besonders komfortabel ist die „Studio Plus“-Software sowie „DaViDeo“..

Schon während der Überspielung lässt sich der Film, Dank Retuschierfunktion, umfangreich restaurieren. Wie z.B. Helligkeit, Kontrast, Schärfe und Farbe.

Nach der Speicherung liegt der Film schließlich auf Festplatte. Vorausgesetzt natürlich, die Festplatte bietet genügend Speicherplatz. Eine 80 GB-Platte sollte es schon sein.

Wer möchte kann nun außerdem überflüssiges Material, wie z.B. Werbeunterbrechungen und Abspänne einfach heraus schneiden.

Vor dem Brennen muss noch festgelegt werden, wie viel Film man auf den DVD-Rohling quetschen möchte. Die 4,7 Gigabyte reichen für rund 120 Minuten Film in Top-Qualität. Ist der Film länger kann die Qualität verringert werden. Wollen Sie keine Abstriche in der Bildqualität machen, brennen Sie den Film einfach auf zwei DVDs.
Während des Brennvorgangs wird der Film gleichzeitig ins MPEG-2-Format komprimiert.

Adé DVD ?

Mittelfristig dürften übrigens die neuartigen HD-DVDs oder Blu-Ray-Disks interessant sein. Wie der Name schon sagt, wird hier mit blauem Laserstrahl, d.h. mit sehr kurzen Wellenlängen, gelesen und gebrannt. Dadurch können die Pits und Lands noch kleiner und enger gehalten werden. Die Speicherkapazität ist so um bis zu 5 Mal höher als bei der DVD.

Nachteil: HD-DVD und Blue-Ray-Disk sind zur Zeit noch vergleichsweise kratzempfindlich und Laufwerke mit Brennfunktion sind im Schnitt für stolze 1000 Euro erhältlich. Experten prophezeien, dass sich in naher Zukunft lediglich ein System, also entweder HD-DVD oder Blu-Ray-Disk, durchsetzen wird. Dies bleibt abzuwarten.

Der Techni-Tipp

Last but not least mein persönlicher Techni-Tipp: Entgegen weitverbreiteter Meinung, macht der Zahn der Zeit auch vor gebrannten DVDs nicht halt. Eine aktuelle Langzeitstudie der Fernuni Hagen ergab, dass sich Datenverluste schon nach wenigen Jahren bemerkbar machen können.

Mein Tipp: Lagern Sie Ihre Scheiben dunkel und verwenden Sie ausschließlich Markenprodukte (Intenso). Diese sind meist lichtresistenter als No-Name-Produkte. Der Datenverlust von wiederbeschreibbaren, sowie zweilagig beschreibbaren Rohlingen, erkennbar an den Kürzeln RW und der Aufschrift „Double Layer“ ist u.U. wahrscheinlicher.

Nach spätestens fünf Jahren sollten Sie die Silberlinge einfach kopieren – diesmal ohne Qualitätsverlust, versteht sich.

Und noch ein Tipp: Die oben genannte „Studio Plus“-Software lässt sich auch ganz nebenbei als Video-Schnittgenerator einsetzen. Damit bekommen selbstgedrehte Videofilme den letzten Schliff.

Übrigens, der technische Fortschritt ermöglicht es, dass mittlerweile hervorragende Camcorder zu äußerst günstigen Preisen erhältlich sind. Zum Beispiel die „PocketDV AHD“ filmt in HD-DV, besitzt einen optischen Zoom und verfügt über einen gut funktionierenden Bildstabilisator.

Text, Idee & Experimente: Jean Pütz und Horst Minge

 

 

 

Flach … flacher … LCD

Als die Bilder laufen lernten …
Schon weit über 100 Jahre ist es her, als die „Bilder laufen lernten“. Möglich wurde das durch Einführung des Cinématographen, also dem Kinoprojektor, im Jahre 1895. Auch die späteren Schmalfilm-Projektoren „Super-8“ für den Hausgebrauch funktionierten nach einem ähnlichen Prinzip:
Der Filmstreifen aus Zelluloid besteht aus aneinander gereihten Einzelbildern, die mit mindestens 18 Bildern pro Sekunde abgespielt werden. Das entspricht einer Streifenlänge von ca. 8 cm. Aufgrund der Trägheit des Auges verschmelzen diese zu einem bewegten Bild. Man kennt das auch vom Daumenkino.

Beim Fernsehen werden – im Gegensatz zur Filmprojektion – die bewegten Bilder und Töne per Kabel oder Funkwellen und vor allem in Echtzeit übertragen. Der Weg zwischen Sender und Empfänger geschieht also ohne Zeitverlust.

Eine Fernsehröhre funktioniert nach dem Prinzip der sogenannten Braun’schen Röhre – benannt nach dem Erfinder Ferdinand Braun. Zunächst werden innerhalb von 3 Kathoden Elektronen erzeugt und beschleunigt. Die 3 Elektronenstrahlen werden dann durch Magnetfelder gezielt abgelenkt und auf den Schirm geleitet. Dort treffen die Strahlen wahlweise auf  rote, grüne oder blaue Leuchtstoffpunkte. An einer ausgebauten Ablenkeinheit kann man die 3 Austrittsöffnungen der Elektronenstrahlen und die Ablenkspulen erkennen.
Die sogenannte Lochmaske ist gewissermaßen ein feines Metallsieb. Diese sorgt dafür, dass jeder Elektronenstrahl immer nur die Bildpunkte der ihm zugeordneten Farbe trifft.

Die magnetische Strahlablenkung lässt sich übrigens nachweisen, indem man einen Dauermagneten in die Nähe des Fernsehers bringt. Es entstehen farbige Verzeichnungen. Diesen Versuch sollte man aber nicht zu Hause durchführen. Es sei denn, man verfügt über eine sog. Entmagnetisier-Drossel (s. Bezugsquellen).

Der Bildaufbau erfolgt übrigens zeilenweise (625 Zeilen) und zwar in Form von Halbbildern. Beim europäischen PAL-Standard (Phase-Alternation-Line-Verfahren) werden pro Sekunde 50 Halbbilder abgebildet – macht also 25 Vollbilder pro Sekunde. Dies sind also 7 Bilder mehr, als beim Super-8-Projektor.

Bei den 100-Hertz-Fernsehern werden durch einen technischen Trick zusätzlich Zwischenbilder errechnet und abgebildet. Dadurch wird das Zeilenflimmern reduziert.

Der schnelle Bildwechsel wird z.B. sichtbar, wenn man das Fernsehbild mit einer kurzen Verschlusszeit abfotografiert, d.h. mit 1/25 Sekunde oder niedriger. Der dunkle Balken kommt deshalb zustande,  weil das Vollbild noch nicht fertig aufgebaut wurde. Ist die Belichtungszeit länger als 1/25 Sekunde, ist das Foto streifenfrei.
Ein vergleichbarer Effekt entsteht, wenn man das Fernsehbild durch einen rotierenden Lüfterpropeller betrachtet. Bei einer bestimmten Umdrehungszahl wird ebenfalls ein schwarzer Balken sichtbar.

Stippvisite im Fernseh-Museum
Film- und Fernsehtechnik sind eine faszinierende Welt. Und was gibt es da Spannenderes als der Gang ins Museum ?

Das Rundfunkmuseum in Fürth (Informationsquellen) befindet sich heute auf dem Gelände der Grundig-Zentrale. Auf einer Ausstellungsfläche von über 1.000 m² lässt sich die beeindruckende Geschichte des Rundfunks verfolgen- die gesamte Entwicklung von den Anfängen bis heute. Historische Technik, von alten Radioapparaten aus der Zeit der Großeltern bis hin zu außergewöhnlichen Fernsehgeräten und Grammophonen. Z.B.: Nipkow-Scheibe, TV 1933 mit 90 Zeilen Bild, Stand-TV Mitte 1930er mit Spiegelbetrachtung, Farb-TV-Funktionsmodell, Schlitzmaskenmodell, Flachbildschirm.

Quantensprung: Der Flachbildschirm
Fernsehtechnik hat mich schon immer begeistert. Deshalb habe ich schon 1978 ein Buch über „Die Welt des Fernsehens“ heraus gebracht. Bereits damals habe ich die Zeichen der Zeit richtig gedeutet und im letzten Kapitel die Einführung der Flachbildfernseher prognostiziert.
Zur damaligen Zeit waren flache Displays höchstens von Taschenrechnern (Bezugsquellen) bekannt.
In den 1990er Jahren kamen dann die ersten Flachbild-Monitore für PCs auf den Markt.

Inzwischen erfreuen sich die eleganten Flachmänner wachsender Beliebtheit. So werden seit 2006 schon weitaus mehr Flachbild-Fernseher verkauft als Röhrengeräte. Zum Boom beigetragen hat nicht zuletzt auch die Fußball-WM 06. Im Studio hatten wir sogar einen Original-WM-Fußball (adidas, s. Bezugsquellen).
Neben der sogenannten Plasma-Technik, liegen vor allem die preiswerteren LCD-Fernseher in der Gunst der Zuschauer.

LCD steht für Liquid Crystal Display und heißt übersetzt „Flüssig-Kristall-Anzeige“. Aber was sind eigentlich „Flüssig-Kristalle“? Rein äußerlich ist ein Flüssig-Kristall eine eher unscheinbare trübe Flüssigkeit. Chemisch gesehen handelt es sich aber um eine organische Substanz, die sowohl die Eigenschaft einer Flüssigkeit als auch die von Kristallen besitzt. Das Besondere ist, dass sich die Kristall-Moleküle unter dem Einfluss von elektrischen Spannungen verändern können.

Diese Eigenschaft macht man sich beim Flüssigkristall-Bildschirm zunutze:
Zunächst wird einfallendes Licht durch einen Polarisationsfilter geschickt. Einen Polfilter kann man sich wie eine Harfe vorstellen, die das Licht in viele parallele Ebenen schneidet.

Das polarisierte Licht fällt dann auf eine dünne Schicht aus Flüssigkristallen. Mit Hilfe von transparenten Elektroden werden die Flüssigkristall-Moleküle gezielt angesteuert und mehr oder weniger verdreht. Auf diese Weise lässt sich die Lichtdurchlässigkeit gewissermaßen an- und abschalten, also zwischen hell und dunkel wechseln. Die Farben entstehen schließlich durch rote, grüne und blaue Farbfilter.

Während beim Röhrenfernseher ein einziger Elektronenstrahl jeden einzelnen Bildpunkt anregt, also 50 Mal pro Sekunde „wieder kommt“, verfügt beim LCD-Fernseher jeder Pixel über eine eigene Ansteuerung. Aus diesem Grunde sind die Flachbildfernsehr flimmerfrei. Im obigen Experiment würden also keine Querbalken entstehen.

Dass das ausgestrahlte Bild eines LCD-Fernsehers wirklich polarisiert ist, lässt sich mit einem einfachen Experiment belegen. Einen Polfilter kennt jeder Fotograf. Damit lassen sich z.B. Spiegelungen an Fensterscheiben beseitigen. Hält man den Filter in einer bestimmten Ausrichtung vor den Fernseher kann das Licht ungehindert passieren. Verdreht man den Filter um 90 Grad, wird das polarisierte Licht gesperrt.

Das ausgebaute LCD-Display hat gerade mal eine Stärke von etwa zwei Zentimetern. Im Vergleich zu den klobigen Bildröhren ist das schon fast unglaublich. Der hintere Teil besteht aus der Beleuchtung. Das sogenannte Panel mitsamt Polfilter und Flüssigkristall-Schicht  ist ca. zwei Millimeter dick. An der Kante befindet sich die Ansteuerung der Elektroden. Mit Hilfe von Dünnfilmtransistoren (TFTs) kann so jeder einzelne Bildpunkt angesteuert werden. Im Falle des „TechniSat-HD-Vision“ sind das immerhin 1366 X 768 Pixel, also über eine Million.

HD, HD-ready, Full-HD
Eine Zeilenanzahl von über 720 macht das Display übrigens „HD-tauglich“. D.h. das Gerät kann hochauflösendes Fernsehen, sprich „High Definition“, darstellen. Auch erkennbar am „HD-ready“-Logo. Zur Erinnerung: Beim klassischen PAL-Standard sind es nur 625 Zeilen.
Sendungen im PAL-Format werden selbstverständlich so umgerechnet, dass die Bilder den kompletten Schirm füllen. Bei modernen Flachbildfernsehern funktioniert das nahezu verlustfrei.

Mit „HD-TV“ werden Fernsehbilder feiner gezeichnet, und Details, die beim PAL-Verfahren verloren gehen, werden sichtbar. Außerdem gewinnen räumliche Darstellungen mehr Tiefe.

Die sogenannte „Full-HD“-Technik besticht übrigens durch sagenhafte 1920 mal 1080 Pixel. Meines Erachtens lohnt sich die Investition aber nur bei Geräten oberhalb der 40-Zoll-Klasse, also ab einer Diagonalen von über 100 Zentimetern.

Voraussetzung für HD-Genuss sind Sendungen, die im 16:9-Format und in HD-Qualität ausgestrahlt werden. Weiterhin benötigt man zur Zeit noch einen externen HD-TV-Empfänger, z.B. den Satelliten-Receiver „DigiCorder HDS2“. Dieser wird einfach über das sogenannte HDMI-Kabel angeschlossen.
Das Gerät ist in der Lage, die extrem hohe Bildauflösung und die damit verbundenen hohen Kompressions- bzw. Datenraten (bis max. 10 Giga-Bit pro Sekunde) optimal zu verarbeiten. Man spricht hier vom digitalen „MPEG-4-Standard“. Alternativ können aber auch Filme auf Blu-ray-Discs bzw. HD-DVDs mit Hilfe von entsprechenden Abspielgeräten hochauflösend bewundert werden.

LCD im Test
Inzwischen ist übrigens auch die ein oder andere Kinderkrankheit so gut wie auskuriert. Man denke z.B. an den recht eingeschränkten Betrachtungswinkel: Bewegt sich der Zuschauer nur wenig aus der frontalen Position heraus, nimmt die Qualität im Vergleich zu den Röhrengeräten rapide ab. Heutzutage ist der Kontrast aber deutlich weniger von der Position des Zuschauers abhängig.

Ein anderes Problem war der sogenannte „Kometenschweif-Effekt“. Bei den LCD-Geräten der ersten Generation waren die Schaltzeiten der einzelnen Bildpunkte zu träge. Das bedeutet: Bei schnellen Bewegungen, z.B. bei Fußballspielen oder Laufschriften kamen die Pixel nicht mehr hinterher sondern verschwammen. Mittlerweile liegen die Schaltzeiten aber bei unter zehn Millisekunden.

Mit Hilfe einer speziellen „Test-Bild-DVD“ (Bezugsquellen) kann die Bildwiedergabe eines LCD-Fernsehers optimal überprüft werden. Beim sogenannten „Pendel-Test“ kann man gut erkennen, dass sogar die schnelle Pendelspitze kaum noch Schlieren zeigt. Die rot/blauen Farbfelder mischen sich nicht zu violett.
Nehmen Sie zum Kauf eines LCD-Fernsehers die „Test-Bild-DVD“ einfach mit in Laden und testen Sie vor Ort.

Vollgepackt mit Know-How
LCD-Fernseher enthalten bereits die Digitalreceiver für Satellit, Kabel und terrestrischen Empfang. Auch Radioempfang ist möglich. Externe Set-Top-Boxen sind nicht nötig. Verlustreiche Kabelverbindungen entfallen und es muss zwischendurch keine analoge Umwandlung erfolgen.

Im Vergleich zu früheren Geräten ist auch der Videotext schneller geworden. Der häufig nervende Suchlauf zu den gewählten Seiten dauert nicht mehr so lange.

Ich persönlich möchte z.B. nicht mehr auf die integrierte Festplatte verzichten. Spontane Aufnahmen und zeitversetztes Fernsehen (Time-Shifting) werden dadurch möglich.
An dieser Stelle möchte ich es mir nicht nehmen lassen, den Nobelpreisträger für Physik 2007, Herrn Professor Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich, herzlich zu gratulieren. Dank seiner Entdeckung, des sogenannten Riesen-Magneto-Widerstands (GMR), können die kleinen Festplatten Datenmengen im Gigabereich speichern. Auf eine 160-Giga-Byte-Platte passen z.B. 70 Stunden Film in höchster Qualität. Da sag ich nur: „Chapeau!“

Mein Fazit: Klarer Fall, die Flachen greifen an! Die heutigen LCD-Fabrikate sind platzsparend, unempfindlich gegen magnetische Störungen und bieten ein brillantes, kontrastreiches Farbbild ohne Pixelfehler. Mit einer Leistungsaufnahme von  ca. 150 Watt sind sie vergleichsweise genügsam. Das Technisat-Modell besitzt übrigens einen „echten Netzschalter“, der das Gerät komplett vom Netz trennt. Das ist nicht immer selbstverständlich.

Der TechniTipp: Auf Tuchfühlung gehen
„Scharf, schärfer, digital“, heißt es in einem Technisat-Slogan. Das gilt natürlich nur bei einem sauberen Display. Leider haben alle Bildschirme die Eigenschaft sich mehr oder weniger elektrostatisch aufzuladen. Der Staub wird geradezu magisch angezogen. Ähnlich wie Styropor an einem Luftballon haften bleibt.
Ein anderes Problem sind Fingerabdrücke und Nikotinbeläge.

Leider besteht die Oberfläche von LCD-Schirmen nicht – wie oft behauptet – aus Glas, sondern aus speziellen Kunststoff- und Antireflex-Beschichtungen. Diese sind relativ weich und äußerst empfindlich gegenüber Alkohole und Lösungsmittel. Glasreiniger und Spiritus sind tabu.

Mein Tipp: Machen Sie Ihren LCD-Reiniger doch einfach selbst.

Nehmen Sie zunächst 150 ml destilliertes Wasser. Das ist entkalkt und hinterlässt keine Ränder. Da hinein geben Sie einfach 3 ml bzw. 1 TL Spülmittel ohne hautpflegende Zusätze, sowie 5 Tropfen ätherisches Orangenöl (Bezugsquellen). Das duftet nicht nur frisch, sondern wirkt zusätzlich fettlösend. Gut umrühren und am besten in eine Sprühflasche geben.
Wer möchte kann so eine Reinigungsflüssigkeit aber auch fertig kaufen.

Zur Reinigung sollte der Fernseher ausgeschaltet und abgekühlt sein. Einfach ein paar Sprühstöße auf ein weiches Mikrofasertuch geben und mit sanftem Druck und in kreisenden Bewegungen abreiben.

Bleibt zu wünschen, dass Sie nach diesem Tipp nicht länger „in die Röhre“, sondern auf den Flachbildfernseher gucken.

Idee, Text & Experimente: Horst Minge und Jean Pütz

 

 

Wegweisend und zielsicher! Navigation aus dem All

In einer Zeit vor GPS …


Sicher haben auch Sie sich schon in einer fremden Stadt nach dem Weg erkundigt. Laut Studie sollen sich Frauen bei der Wegbeschreibung eher an markanten Objekten orientieren. Also z.B.: „Biegen Sie an der Ampel rechts und am Supermarkt links ab“. Männer hingegen konzentrieren sich offenbar auf Entfernungen und Himmelsrichtungen. Wie etwa: „Nach ca. 500 Metern in nördliche Richtung weiter fahren.“ usw.
Wie auch immer. Bekanntlich führen ja viele Wege nach Rom …

Laut Überlieferung haben sich bereits die biblischen „Heiligen Drei Könige“ auf ihrem Weg nach Bethlehem von einem Stern lenken lassen. Und auch die alten Seefahrer, wie Columbus und Magellan, konnten mit Hilfe von Gestirnen, einem Magnetkompass und einer Sanduhr ihre Position und Fahrtrichtung mehr oder weniger gut abschätzen.
Hauptproblem beim Magnetkompass ist die Tatsache, das der geografische Pol nicht mit dem magnetischen Pol zusammen fällt. Man nennt das auch Deklination oder Missweisung.

Aber erst Mitte des 18. Jahrhunderts, wurde die Navigation auf hoher See durch den sogenannten Sextanten weitaus präziser.
Mit Hilfe eines kleinen Fernrohres, eines Spiegels und eines Halbspiegels wurden sowohl der Horizont als auch z.B. die Sonne anvisiert. An der unteren Skala konnte dann der Höhenwinkel der Sonne abgelesen werden. Nach etwas Rechenarbeit wurden schließlich Längen- und Breitengrad mit einer Genauigkeit von etwa 1 Seemeile ermittelt.

Vielleicht erinnern Sie sich ja noch an die gute alte D-Mark. Auf der Rückseite des 10-DM-Scheins war so ein Sextant abgebildet.

Übrigens, die Bezeichnung Sex-Tant hat nicht etwa was mit den Gelüsten seines britischen Erfinders John Hadley zu tun. „Sex“ deutet auf die gebogene Skala hin, die ein Sechs-tel eines Kreises, also 60°, ausmacht.

Fortschritt durch den Kreiselkompass.

Ein deutlicher Fortschritt in der See-, vor allem aber in der Luftfahrt, war der störungs-unempfindliche Kreiselkompass. Auch als Kurskreisel, künstlicher Horizont oder Gyroskop bekannt. In seinem Innern befindet sich ein winziger elektrisch betriebener und freihängender (kardanischer) Kreisel.
Wird der Kreisel vor dem Start in schnelle Rotation (20.000 U/Min.) versetzt und ausgerichtet, behält er seine Lage auch während des Fluges konsequent bei. Eine Kursänderung kann auf einem mit dem Kreisel verbundenen Zeiger abgelesen werden.

Das Kreiselprinzip lässt sich übrigens recht gut mit einem Kinderkreisel demonstrieren. Wird der Kreisel in Rotation versetzt und dann sich selbst überlassen, erkennt man, dass die Drehachse ziemlich stabil steht. Das ändert sich auch nicht bei einem leichten Schubs gegen den Sockel.

Vielleicht kennen Sie ja den Gyrotwister mit dem sich Handgelenke und Arme effektiv trainieren lassen. In seinem Innern befindet sich ein schnell rotierender Kreisel. Möchte man das Gerät aus seiner Lage bringen, wirkt eine erstaunliche Gegenkraft von bis zu 15 kg entgegen.

Zur Orientierung und Reiseplanung waren der Hobbywanderer, Rad- und Autofahrer lange Zeit auf Landkarte und im besten Fall auf Kompass und Höhenmesser angewiesen. Mit einem sogenannten Kartenmesser  konnte außerdem die geplante Route „abgefahren“ und gemessen werden.

Großen Komfort brachten schließlich spezielle Software-Lösungen, wie z.B. Routenplaner-CDs. Einfach Start- und Zieladresse eingeben und schon kann man sich die optimalste Route innerhalb Europas errechnen und ausdrucken lassen. Nachteil: Kommt man vom vorgeschriebenen Weg ab, z.B. wegen einer Umleitung, ist der gesamte Plan hinfällig.

Das „Weltweite Positions-Bestimmungs-System“


„Das Ei des Columbus“ wurde schließlich vom US-Militär entwickelt und als „Global Positioning System“ oder kurz GPS bezeichnet. Das „Weltweite Positions-Bestimmungs-System“ ist ein „virtueller Pfadfinder“ der jederzeit den aktuellen Standort von Fahrzeugen – seit 1995 auch von zivilen – bestimmen kann.

Wie funktioniert das ? Die Erde wird in exakt 20.183 Kilometern Höhe von 24 Ortungs-Satelliten auf 6 Umlaufbahnen umkreist. In Wirklichkeit gibt es noch 8 weitere Satelliten – gewissermaßen zur Reserve.
Jeder Satellit sendet seine augenblickliche Position, sowie die atomgenaue Startzeit dieses Signals. Ein GPS-Empfänger kann nun mit Hilfe seiner eigenen Uhr die Laufzeiten der Signale und damit die exakte Entfernung zum Satelliten berechnen.

Zur Standortbestimmung von Länge und Breite benötigt man zunächst 2 Satelliten. Da allerdings die Quarzuhr im Empfänger vergleichsweise ungenau läuft, synchronisiert ein dritter Satellit die Empfängeruhr mit den Uhren in den Satelliten. Die Ermittlung der Höhe wird durch einen vierten Satelliten möglich.

Nachdem die Genauigkeit der zivilen Ortung vom US-Verteidigungsministerium zunächst künstlich verfälscht wurde, liegt sie mittlerweile (seit 2000) bei etwa 10 Metern.

Apropos. Lange Zeit stand die Finanzierung des europäischen Navigationssystems Galileo genau dort, wo die Satelliten hin sollen: In den Sternen. Seit November 2007 scheint das Projekt jedoch auf einem guten Wege.
Galileo soll 30 Satelliten umfassen und ist mit einer Genauigkeit von einem Meter weitaus präziser als GPS oder das russische Glonass-System.

Möglichkeiten des zivilen GPS-Empfangs


Zu den ersten zivilen Einsatzgebieten von GPS zählte der Outdoor-Bereich. Überall dort, wo es keine ausgewiesenen Wege gibt, also z.B. auf hoher See, im Gebirge oder Gelände, waren und sind kleine robuste GPS-Empfänger gefragt. Diese Wunderwerke sind in der Lage, den aktuellen Längen- und Breitengrad und auch die Höhe zu ermitteln. Kaum erkennbar, die kleinen GPS-Antennen.

Moderne GPS-Empfänger, z.B. der NAVILOCK-EasyLOGGER, können die zurückgelegte Route speichern und via Google™ Earth sichtbar machen.

Zur Navigation im Straßenverkehr sind neben der Ortung aber noch unzählige digitale Stadt- und Landkarten notwendig.

Die wohl preiswerteste Methode einer komfortablen Navigation ist die sogenannte GPS-Maus . Eine GPS-Maus kostet etwa 50 Euro und enthält neben der GPS-Antenne auch den Empfänger-Chip.
Über einen USB-Anschluss bzw. einer Bluetooth-Verbindung, sowie einer passenden Routing-Software wird so jedes Notebook zu einem vollwertigen Navigationssystem. Nötig ist gegebenenfalls ein Spannungsadapter für den Zigarettenanzünder.

Keine Frage, Navigation per Notebook ist eine sperrige Sache. Wer jedoch das Haus nie ohne seinen Flach-PC verlässt und eine übersichtliche Display-Anzeige bevorzugt, ist damit gut bedient. Vor allem die reine Sprachnavigation ist beeindruckend präzise. Außendienstler und Brummifahrer schwören auf die Notebook-Navigation.

Navigation in der Kompaktklasse

„Autofahrers Liebling“ sind zweifelsfrei die kompakten Navigationsgeräte. Bis Ende 2007 wurden in Deutschland bereits 3,2 Millionen davon verkauft – Tendenz stark steigend.

Wer ein tragbares Navigationsgerät mit Kartendarstellung bevorzugt, ist mit dem „TechniSat Mobil-Naviagator 5500“ flexibel bedient.
Es wird mittels Saugnapf an der Windschutzscheibe fixiert. Spannungsversorgung erfolgt über den Zigarettenanzünder oder per Akku.

Bestechendste Ausstattung ist das 3,5-Zoll-Farbdisplay. Es ist gerade mal 4 Millimeter dick.
Es besteht aus einer dünnen Flüssigkristall-Zelle, technisch vergleichbar mit einem LCD-Fernseher. Als Hintergrundbeleuchtung dient eine Flach-LED, also eine Art Leuchtdiode.
Die vorderste Folie ist das Touch-Panel. Damit lässt sich das Navi quasi per „Fingerzeig“ bedienen.

Ein Touch-Panel besteht aus 2 aufeinander liegenden metallbedampften Folien. Winzige Abstandhalter sorgen dafür, dass sich beide Folien nicht berühren. Erst bei leichtem Druck kommt es zum elektrischen Kontakt. Über eine Widerstandsmessung kann dann der Ort des Druckpunktes bestimmt werden.

Die Straßendaten befinden sich beim Mobil-Navigator auf einer 2-GB-Speicher-Karte. Kaum zu glauben, auf dem Speicher befinden sich die Straßen und Stadtpläne von ganz West-Europa. Selbstverständlich können auch darauf gespeicherte Fotos, MP3-Musik und Videos abgespielt bzw. betrachtet werden.

Das „Navi-Dresden 1“ von TechniSat passt in jeden Radioschacht und umfasst gleich „4 Geräte in einem“:

Das Radio verfügt über eine hohe Eingangsempfindlichkeit und kann sogar den weltweiten Rundfunk über Kurzwelle empfangen. Selbstverständlich unterstützt es auch RDS (Radio Data System) mit dem z.B. Angaben über den Sendernamen angezeigt werden können.

Der integrierte CD-Player ermöglicht, Musik- und Hörbuch-CD’s wiederzugeben. Das Besondere: Sogar CD’s im komprimierten MP3-Format werden gelesen.

Zur Navigation muss die mitgelieferte Naviagations-CD eingelegt sein. Dann auf „NAV“ drücken. Mit dem rechten Drück- und Drehknopf Land, Stadt, Straße und Hausnummer eingeben. Dann auf Zielführung.
Nach kurzer Routenberechnung startet die grafische und sprachliche Routenführung.

Tücken im Straßenverkehr

Die Routenführung funktioniert übrigens auch unter erschwerten Bedingungen, z.B. bei spontanen Staus und Behinderungen. Durch den Empfang von digitalen Verkehrsfunkdaten, kurz: TMC, kann jederzeit eine dynamische Rotenführung errechnet werden.

Wie funktioniert das ? Jede Verkehrsbeeinträchtigung wird von mehreren Radiostationen der ARD und des Deutschlandfunks als separate TMC-Meldung gesendet. Als Quelle dienen Verkehrsinformationen z.B. von der Polizei und von stationären Kameras.
Seit 2004 senden private Sender den kostenpflichtigen Stauwarndienst TMC-Pro. Dieser ist weitaus präziser, da hier zusätzlich die Daten von Sensoren an Brücken und in der Fahrbahn genutzt werden. Voraussetzung ist allerdings ein  TMC-pro-fähiges Navigationssystem.

Was aber tun, wenn kein ausreichendes GPS-Signal empfangen wird, z.B. im Tunnel ? Hier springt die Koppelnavigation („Dead-Reckoning“) ein:

Damit das Navi weiß, wie viele Meter es gerade zurücklegt, muss es zunächst über den Anschluss A1 mit dem digitalen Ausgang des Tachos verbunden sein. Ganz nebenbei wird so auch die geschwindigkeits-abhängige Lautstärke-Anpassung (kurz: GALA) möglich.

Wie kann das Navi aber Kurven registrieren? Das erledigt ein winziger „Mikro-Mechanischer Drehraten-Sensor“ – oft auch „physikalisch unkorrekt“ als Kreiselkompass oder Gyroskop bezeichnet.

Im Innern des Sensors wird eine winzige Masse (0,2 mm) durch ein elektrisches Feld zum Schwingen angeregt. Fährt das Auto um eine Kurve, wird die schwingende Masse und der mit ihr verbundene Rahmen abgelenkt. Dadurch verändert sich die messbare Kapazität innerhalb von kammartigen Elektroden. Es handelt sich also um einen nano-technischen Bewegungssensor.

Apropos. Die gleichen Sensoren befinden sich übrigens auch in den Fernbedienungen moderner Nintendo-Spielkonsolen. Allein durch Handbewegungen lassen sich damit z.B. Tennisschläger bewegen.

Wer’s ganz genau wissen will, dem sei das Elektronikmagazin „elektor“ – Ausgabe Dezember 2007 empfohlen. Im Kapitel „Mikromechanische Siliziumkreisel“ kann man viel über die eindrucksvolle Mikrosystemtechnik erfahren (s. Bezugsquellen).

„Die Vermessung der Welt“: Digitale Kartenerfassung


Haben Sie sich auch schon einmal gefragt, wie die unzähligen Karten, nebst Wäldern, Seen, etc., ins Navi kommen ?

NAVTEQ ist Anbieter digitaler Geodaten und Software-Partner der TechniSat-Navigationsgeräte. Die digitalen Karten eines Navigationsgerätes sind der Schlüssel zur Genauigkeit der Routingfunktion. Was zeichnet NAVTEQ-Karten aus?

– Abdeckung von 43 europäischen Ländern
– über 7,8 Millionen Straßenkilometer
– ca. 1,4 Millionen POIs
– ca. 100 000 Tankstellen
– über 195 000 Restaurants
– rund 78 000 Hotels
– Zusätzliche Informationen von Geschwindigkeitsbegrenzungen und Brückenhöhen
Damit die digitalen Karten stets genau und auf dem neuesten Stand sind, fahren Teams von über 600 Geoanalysten (Feldforscher) jeden Tag Straßen ab und erfassen weltweit die neuesten Änderungen auf Millionen von Straßenkilometern – von Autobahnen bis Nebenstraßen, von Neubaugebieten bis Tankstellen.
NAVTEQ arbeitet auch an neuen Funktionen, wie zum Beispiel: Erweitertes Routing für mehrspurige Straßen und 3D-Orientierungspunkte (mit Dreh- und Zoom-Optionen).

1. Schritt:
Der erste Schritt bei der Entwicklung der Karten ist die Erfassung von vorhandenem zuverlässigem Datenmaterial bestimmter Städte und Gemeinden, wie z.B. Behörden, Katasterämter, Bauunternehmen und öffentliche Bekanntmachungen (Tageszeitungen). Diese Daten enthalten meist jedoch nicht alle Informationen, die man für eine exakte Routenberechnung benötigt.

2. Schritt:
Mit speziell ausgestatteten Fahrzeugen fahren die Geoanalysten ständig Straßen ab und erfassen die Änderungen, wie sie überall jederzeit vorkommen. Auf dem Autodach ist dazu ein metergenauer GPS-Empfänger angebracht. Dieser ist an einem Laptop mit spezieller Software angeschlossen.
Zur Aktualisierung der Karten stehen Symbole zur Verfügung die direkt auf der Karte platziert werden können. Außerdem können mündliche Eingaben per Headset gemacht werden.
Entscheidend ist: Für Navigationssysteme ist eine horizontale Perspektive, also die Sicht des Autofahrers, erforderlich. Papierkarten aus der Vogelperspektive sind nicht ausreichend.

3. Schritt:
Zurück in den lokalen Niederlassungen (Feldbüros) aktualisieren die Geoanalysten die digitalen Karten mit den erfassten Daten und allen relevanten Straßenmerkmalen wie Einbahnstraßen, Kreisverkehr oder Geschwindigkeitsbegrenzungen, etc.

4. Schritt:
Die erfassten Daten aller Niederlassungen werden an einen zentralen Server übertragen, der damit die digitalen Karten der verschiedenen Länder der Welt erstellt.

5. Schritt:
Zu guter Letzt werden die Daten für die speziellen Anforderungen verschiedener Navigationslösungen programmiert, angepasst und auf unterschiedlichen Medien – z. B. CD oder SmartCards – angeboten. Fertig ist die perfekte Grundlage für eine zuverlässige Routenberechnung und Navigation.

Übrigens, wer eine neue Straße, eine veränderte Verkehrsführung oder einen neuen „Point of Interest“ entdeckt, kann mithelfen, die Kartendaten zu aktualisieren. Einfach unter www.navteq.com den Reiter „Map-Reporter“ anklicken und die entsprechende Veränderung, z.B. einen neuen Kreisverkehr, angeben und absenden.

Der TechniTipp: Angenehmes Klima, schlechter Empfang

Viele Autos sind mit wärmeschützenden Scheiben ausgestattet. Der Wärmeschutz wird meist durch eine hauchdünne Metallschicht erreicht, die einen Teil der Sonnenstrahlen reflektiert. Die Effizienz haben wir im Studio mit einem beeindruckenden Experiment demonstriert:

Eine Scheibe aus Standard-Glas und eine aus Wärmeschutzglas wird von einer Infrarotlampe (OSRAM-Siccatherm 250 Watt) bestrahlt. Vor jeder Scheibe befindet sich ein Digitalthermometer (Greisinger). Schon nach kurzer Zeit konnte eine Temperaturdifferenz von etwa 10 °C gemessen werden.

Leider können metallisierte Scheiben den Empfang des GPS-Signals beeinflussen. Die Signalstärke kann derart abgeschwächt sein, dass der Kontakt zu mindestens drei Satelliten fehlt. Die Folge: Bereits ein Laufzeitfehler von 1 Mikrosekunde (0,000001 Sekunden) ergibt eine Fehleranzeige von 300 Metern.
Gleiches gilt übrigens auch in Häuserschluchten, bei starker Bewölkung und bei Fahrzeugen mit steiler Frontscheibe.

Den Einfluss von metallischer Abschirmung auf elektromagnetische Wellen kann man auch mit Hilfe eines Radios verdeutlichen. Hält man ein Metallsieb über ein altes Transistorradio, wird der Empfang gestört.

Mein Tipp: Besorgen Sie sich eine externe GPS-Antenne mit aktivem Signalverstärker (NAVILOCK). Die gibt’s passend für alle Anschlüsse und kosten etwa 15 €.

Die magnetischen und wasserdichten Antennen können sowohl innen, oder noch besser außerhalb des Fahrzeugs angebracht werden. Z.B. auf dem Dach, unter den Lüftungsschlitzen der Motorhaube oder hinter dem Kühlergrill. Achten Sie aber auf eine ausreichende Kabellänge.

Übrigens, seit einiger Zeit werden im Internet sogenannte „GPS-Strahler“ angeboten. Diese empfangen das GPS-Signal mit einer Außenantenne, verstärken es und strahlen es mit einer Sendeantenne in die Fahrgastzelle.
Allerdings ist die Nutzung dieser Strahler laut Bundesnetzagentur aus frequenzrechtlichen Gründen in Deutschland und den meisten EU-Ländern untersagt. Außerdem können die Sender die Fahrzeugelektronik stören.

So, „Sie haben das Ziel erreicht!“. Bleibt zu hoffen, dass diese Informationen Sie auf den „richtigen Weg bringen werden“.

Idee, Text, Experimente: Horst Minge

 

MP3 – geschrumpfte Musikdateien

Ob beim Radfahren, Joggen oder in der U-Bahn. Für viele von uns sind die „klingenden Ohrstöpsel“ Motivationsmittel, Trainer und Entspannungshilfe zugleich. Doch bis vor wenigen Jahren brachten die Körperbewegungen nicht nur den Sportler selbst, sondern oft genug auch die Technik zum Schwitzen. Mobile Kassettenrekorder und CD-Player, vielen noch bekannt als Walk- und Discman, konnten abrupten Erschütterungen nicht stand halten. Das Band stockte oder die Laserabtastung sprang zum nächsten Titel. Selbst ausgeklügelte Antischocksysteme halfen da nur wenig.

Erst die moderne MP3-Technik brachte ungestörten Musikgenuss in allen Lebenslagen. Doch was sind eigentlich diese MP3s? Auffälligstes Merkmal, die Größe. Die Player für MP3 sind Winzlinge. Im Schnitt etwa so groß wie eine Streichholzschachtel. Je nach Speicherkapazität befindet sich im Innern ein Computerchip, auch Flash-Speicher genannt, oder eine rotierende Mini-Festplatte.

Damit die Player so klein sein können, müssen natürlich auch die Daten minimal sein.

Die ersten standardisierten Verfahren zur Reduzierung von Daten wurden Anfang der 1990er Jahre durch die „Motion Picture Experts Group“, kurz MPEG, festgelegt. Das erste Verfahren zur Kompression von Daten, war der MPEG-1-Standard, auf dem auch die digitalen Audio- und Videoübertragungen DAB und DVB basieren.

Wie aber genau funktioniert die digitale Kompression? Zunächst werden die analogen Ton- und Bildfrequenzen nicht komplett, sondern nur in periodischen Zeitabständen, d.h. in einer bestimmten Abtastrate, abgetastet. Die so gewonnenen Signale werden schließlich durch Auf- und Abrundung in (diskrete) abgegrenzte, d.h. nicht kontinuierliche, Signale überführt. Durch diese Quantisierung verringert sich die Auflösung des Signals.

Die Signale werden schließlich in digitale Datenpakete (Frames) übertragen. In so einem Paket ist jeder Farbton, jedes Bild und jeder Ton aus einer Kombination aus Nullen und Einsen zusammen gesetzt. Zusätzlich zum Datenteil ist jedes Paket mit einer Adresse und mit einem Zeitstempel versehen. Das ist wichtig, damit später bei der Wiedergabe die Datenpakete wieder rekonstruiert werden können.

Mit Hilfe der MPEG-Kompression werden nun die Inhalte der Datenpakete verändert und reduziert – ohne sicht- und hörbare Verluste.

Bei der Bildübertragung, macht man sich zum Beispiel eine Reihe von Umständen zunutze, die unter anderem aus dem menschlichen Sehvermögen resultieren. So werden zum Beispiel nicht die kompletten Bilder übertragen, sondern nur diejenigen Daten, die sich zum vorherigen Bild verändert haben.

Das Fernsehbild ist z.B. schachbrettartig in viele Raster (Makro-Blöcke) unterteilt. Häufig ist es so, z.B. bei den Nachrichten, dass sich die Rasterinhalte des Hintergrundes für längere Zeit nicht verändern. Diese gleichbleibenden Informationen müssen also nicht ständig übertragen werden.

Ähnliches gilt für die Tonübertragung: Ein lang andauernder gleichbleibender Ton muss nicht permanent übertragen werden. Es ist ausreichend zu wissen um welchen Ton es sich handelt und wie lange dieser zu hören ist.

Da in diesem Fall weitaus weniger Daten übertragen werden müssen, reduziert sich auch die Datenrate, also die Anzahl der Kilobits pro Sekunde. Das spart Speicherplatz.

Nun, der MPEG 1-Standard spielt in der Bildübertragung heute kaum eine Rolle mehr. Seine bislang erfolgreichste Anwendung ist die Audio-Kodierung „MPEG 1 Audio Layer III“ – besser bekannt als MP3.

Hier ist die Grundidee, dass man bei der Umwandlung von Tönen all jene Signale weglassen kann, die das menschliche Ohr sowieso nicht hört. Dazu ein Beispiel: Töne im Ultraschallbereich, also Frequenzen oberhalb von 18 kHz kann das menschliche Ohr im Gegensatz zu manchen Tieren und Insekten nicht mehr registrieren. Sie kennen sicher Hundepfeifen oder Insektenvertreiber, die für uns Menschen nicht hörbar sind.

Schneidet man nun in einem Musiktitel die Frequenzen oberhalb von 18 kHz gewissermaßen ab, klingt das Stück für unsere Ohren unverändert. Ganz nebenbei hat man sich aber ne Menge Datenballast gespart.

Das Prinzip der Datenreduzierung lässt sich gut mit einem Puzzle vergleichen: Auch bei fehlenden Puzzlesteinen lässt sich das Motiv in der Regel noch gut erkennen.

Aber MP3 geht noch weiter. Leise Töne, die von lauten Tönen überdeckt (maskiert) werden oder sehr lauten Tönen folgen können nicht mehr wahr genommen werden. Sie kennen das aus der Disco: Bei lauter Musik kann man sich nur noch beschwerlich unterhalten. Auf die überdeckten leisen Töne kann man also ebenfalls verzichten.

Kaum zu glauben, aber für unser Gehör sind – man höre und staune – 92 Prozent Musikdaten völlig überflüssig.

Was unseren Ohren verborgen bleibt, lässt sich mit Hilfe der sogenannten Audio-Spektrumanalyse sichtbar machen. Hierzu empfehle ich das recht komfortable Programm „Analyzer 2000“, das sich aus dem Internet downloaden lässt: www.brownbear.de

In der grafischen Darstellung werden die Frequenzen entlang der horizontalen Achse abgebildet und die entsprechenden Lautstärken senkrecht.

Unkomprimierte Musik wird als wirres Frequenzgemisch dargestellt samt der nicht-hörbaren Frequenzen oberhalb von 18 kHz. Die stammen aus den hochfrequenten Anteilen, d.h. Obertönen, z.B. von Streichinstrumenten.

Ganz anders, wenn das gleiche Stück in der MP3-Version analysiert wird. Man erkennt, dass die Frequenzen oberhalb von 18 kHz einfach abgeschnitten sind.

Soweit die Theorie. Wie aber wandelt man seine Musikschätzchen ins MP3-Format? Meist haben wir die Musik nämlich auf CDs und die ist da eben noch nicht komprimiert. Kein Problem, da gibt’s nämlich gleich mehrere Varianten.

Am einfachsten ist die Direktaufnahme, bei der sich CD’s auch ohne PC ins MP3-Format umwandeln und abspeichern lassen. Voraussetzung: Der MP3-Player muss einen integrierten Encoder, also das Komprimierungsprogramm beinhalten. Einfach den Audio-Ausgang des CD-Players mit dem Line-Eingang des MP3-Players verbinden und MP3-Kodierung starten.

Komfortabler geht’s mit Hilfe des PC’s, einer USB-Verbindung und einem sogenannten Grabb- oder Rip-Programm. Diese Software kann man kaufen, aus dem  Internet herunter laden oder ist den meisten MP3-Geräten beigefügt. Am Computer können Musiktitel dann nicht nur kodiert werden, sondern auch sortiert, beschriftet und schließlich auf den Player überspielt werden. Gute Klangergebnisse bei vergleichsweise kleinen Dateien erzielen man mit einer Bitrate von 128 Kilobit pro Sekunde.

Die konvertierten Musikstücke erkennt man schließlich an der Endung MP3.

Im einfachsten Fall ziehen Sie einfach per Drag & Drop den zu komprimierenden Titel aus der Explorerliste ins Feld des MP3-Gerätes. Dabei wird der Titel automatisch komprimiert und überspielt.

Dank der MP3-Kompression können Musikstücke auf ca. 8 Prozent ihrer ursprünglichen Datenmenge reduziert werden, das entspricht etwa dem 12. Teil. Damit kann auf einem Computer 12 Mal soviel Musik gespeichert werden und Musik über das Internet 12 Mal so schnell herunter geladen werden. Auf einer selbst gebrannten CD haben dann bis zu 12 normale CD’s Platz. Wenn Sie so wollen, passt die komplette CD-Sammlung in die Jackentasche.

Das hat natürlich auch die Hörbuchverlage begeistert. Wenn Sie sich schon einmal über die vielen CD’s eines einzigen Hörbuches geärgert haben – mit MP3 kein Problem. 12 Stunden Spielzeit, sprich 12 Audio-CD’s, passen auf eine einzige Hörbuch-CD. Inzwischen hat man häufig die Wahl: das unkomprimierte oder die MP3 Hörbuchversion zu kaufen. Oder Sie entscheiden sich für das unkomprimierte Hörbuch plus Mp3-Variante im Paket.

Übrigens, letzter Schrei sind die neuartigen MP4-Player. Bei MP4 handelt es sich aber weniger um ein weiter entwickeltes Verfahren zur Kompression von Audiodaten. In einem MP-4-Player können multimediale Inhalte wiedergegeben werden. Neben MP3-Musik, Bildern und 3-D-Grafiken sind das vor allem Videos im MPEG-4-Format , daher die Bezeichnung. MP4-Player sind also echte Tausendsassas. Allerdings sind komprimierte Videos im MPEG-4-Format  wirklich nur für die Wiedergabe in „Briefmarkengröße“ geeignet. Bei zu großer Bildwiedergabe verschlechtert sich die Bildqualität sehr schnell.

Jean Pütz‘ Techni-Tipp:
Festplattenspieler sind in der Lage unglaubliche 80 GB zu speichern, das entspricht in etwa 20.000 Songs. Obwohl im Innern eine Datenscheibe rotiert, ist diese gegenüber Erschütterungen weitgehend immun. Kurze, abrupte Stöße werden nämlich von einem Zwischenspeicher ausgeglichen. Sollte jedoch ein Festplattenspieler bei laufendem Betrieb herunter fallen, kann das schnell das Ende bedeuten. Wer seinen MP3-Spieler also auch beim Sport nutzen will, ist mit einem Flash-Speicher besser bedient. Diese Speicherchips sind weitaus robuster als Festplatten und haben mittlerweile eine Kapazität von immerhin bis zu 8 GB.

In diesem Sinne: MP3 macht mobil.

Idee, Text und Fotos: Horst Minge