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Hier entsteht die PCM Ecke rund um den SONY PCM-F1E

SL-F1E und PCM-F1

Die PCM-Prozessoren oder PCM-Adapter wurden seinerzeit entwickelt, um ein aufnahmefähiges digitales Medium anbieten zu können. Da bei PCM-Audio eine für damaliger Verhältnisse (ca. 1977) hohe Datenmenge von 44.056 x 16 x 2 = 1.409.792 Bit/sek (Samplingrate pro Sekunde x Auflösung (16 Bit) x Kanäle (2 für Stereo)). anfiel, suchte man ein günstiges Aufzeichnungsgerät. So entstanden die PCM-Prozessoren. Diese erzeugten aus dem Audiosignal ein digitales Tonabbild, das sie in ein Videosignal verpackten und so mit relativ günstigen Videorecordern aufgezeichnet werden konnte. (Eine Diskettenseite der VC1541 des C64 schaffte 1982 1349248 bit, dies würde nicht mal für 1 sek. reichen.)
Auch für die Audio-CD Master-Herstellung wurden PCM-Prozessoren verwendet. Meist waren das U-Matic-Geräte mit passenden Profiprozessoren, z.B. PCM 1600, PCM 1620 und PCM 1630. Diese "Profiprozessoren" arbeiten nur mit NTSC und unterstützen auch 44,1 kHz. Diese PCM-Prozesoren nutzen ein anderes Aufzeichnungsverfahren und sind mit den (Konsumer-) Geräten nach EIAJ nicht kompatibel.
Zur professionellen Aufzeichnung wurden meist NTSC-Videorecorder und dazu passende Prozessoren benutzt. Hier gab es (angeblich) weniger Probleme mit Droup-Outs. Da die Kopfgeschwindigkeit bei NTSC um einiges höher ist als bei PAL, kann das schon sein.
Damit man den heimischen PAL-Rekorder verwenden kann, gab es dann auch PAL-/SECAM-Prozessoren. Im Moment bin ich "nur" im Besitz einer PAL-Variante und kann so selbst keine Vergleiche anstellen. Allerdings läuft die Kombination aus PCM-F1 und SL-F1E selbst mit uralten Kassetten echt super. Wenn man bedenkt, daß die Kombination gute 25 Jahre auf dem Buckel hat und die SL-F1E nur eine neue Kopfscheibe und Andruckrolle bekommen hat, läßt das trotzdem die meisten DAT-Rekorder, von der Robustheit her, alt aussehen - na ja, vom Gewicht einmal abgesehen.

Video-Signal-Aufbau 50Hz (PAL SECAM):

PCM VIDEO Datenformat
Quelle: SONY Bedienungsanleitung PCM-F1E

Prozessoren:

PCM-1

Audio
2 Kanäle
Samplingfrequenz: nur NTSC 44,056kHz
12 Bit DA/AD Wandler mit Kompressor, 14 Bit kompatiebel
Daten 13 Bit x 2 Kanäle
2-20.000Hz +/- 1dB
0,03% Klirrfaktor
85db Dynamik
Wandler
AD 1x ADC84KG-12
DA 1x DAC80-CBI-V
REC / PLAY Signalverarbeitung mit 300TTL IC
Anschlüsse
Audio IN OUT auch als XLR
MIC IN
Video IN OUT
Kopfhörer
Stromversorgung
100V
55W

Technische Info PCM-1

Wohl der erste PCM-Prozessor für zu Hause. Er stammt aus dem Jahr 1977.

PCM-F1

SL-F1E und PCM-F1

Anleitung SONY PCM-F1 Processor

Technische Daten:

Audio
2 Kanäle
Samplingfrequenz: PAL/SECAM: 44,1kHz | NTSC: 44,056kHz
Auflösung: 14 oder 16 Bit
10-20.000Hz +/- 0,5dB
0,007% Klirrfaktor bei 14 bit
0,005% Klirrfaktor bei 16 bit
86db Dynamik bei 14 bit
90dB Dynamik bei 16 bit
80dB Kanaltrennung
Wandler
AD 2x CX899
DA 1x CX890
REC Prozessor µPD785C
PLAY Prozessor TM4505P
Anschlüsse
Audio IN OUT
MIC IN
Video IN OUT
Copy OUT
Kopfhörer
DC IN
Stromversorgung
12V
17W
Über 5 Pol Din Sony Stecker oder NP-1 Akku
Abmessungen
ca. 215 x 80 x 305mm
ca. 4 kg

AC-700

Stromversorgung
220V
79W (Akku laden)
2,2W Standby
28,5W ON mit Prozessor
Umbau auf 240V möglich 3,8W STBY 26W ON
DC-Ausgang 5 Pol Din Stecker
GNDG*
Charge Mode1
GND Mess2
NC3
+ 14V Mess4
+ 14V5
*G = Gehäuse von der Buchse
Mess = Messspannung. Das AC-700 misst die Spannung die beim PCM-F1 ankommt und regelt entsprechend nach. Das kann das AC-F1 nicht.
Abmessungen
ca. 107 x 80 x 305mm
ca. 3,2 kg

SONY PCM-F1 Service Manual SONY AC-700 Service Manual

Die PCM-F1E in PAL/SECAM erschien ca. 1982. Die NTSC-Variante PCM-F1 kam 1981 auf den Markt.
Unterscheiden kann man die Geräte an dem PAL-/SECAM-Schriftzug auf der Frontblende. Die NTSC-Variante heißt schlicht PCM-F1. Die Abbildung im Prospekt (siehe oben) ist somit falsch.
Zum PCM-F1E (PAL/SECAM) paßt der SL-F1E oder SL-F1F
Die SL-F1 oder SL-2000 (NTSC) passen zur PCM-F1 (NTSC)
Das zum PCM-F1 gehörende Netzteil ist das AC-700. Es sieht zwar auf den ersten Blick dem AC-F1E des SL-F1 sehr ähnlich, allerdings hat es kein Schaltnetzteil und ist so um einiges schwerer. Anscheinend traute man nur dem Standardnetzteil eine rauschärmere Versorgung zu, was wohl besser für den Klang ist. Leider hat das AC-700 bedingt durch den enormen Trafo keinen eingebauten Ladeschacht.
Zum Lieferumfang gehört auch der Video-Adapter VMC-110C um den PCM-F1 an den SL-F1 anzuschließen.



Wie die SL-F1 kann der PCM-F1 mit einem NP1-Akku versorgt werden und kann daher auch an Orten ohne Netz-Stromversorgung eingesetzt werden.
Der PCM-F1E war wohl so beliebt, daß er 1988 neu aufgelegt wurde. Ich hatte letztens einen PCM-F1E in der Werkstatt, hier wahren die ICs für die PAL variante manuell nachbestückt. Ob das einer der Neuaflage war?

Wenn ich den Schaltplan richtig interpretiere kann man den PCM-F1E auf NTSC um bauen, später mehr.

PCM-701

Technische Daten:

Audio
2 Kanäle
Samplingfrequenz: PAL/SECAM: 44,1kHz | NTSC: 44,056kHz
Auflösung: 14 oder 16 Bit
10-20.000Hz +/- 0,5dB
0,007% Klirrfaktor bei 14 bit
0,005% Klirrfaktor bei 16 bit
86db Dynamik bei 14 bit
90dB Dynamik bei 16 bit
80dB Kanaltrennung
Wandler
AD 2x CX899
DA 1x CX20017
REC Prozessor µPD785C
PLAY Prozessor TM4505P
Anschlüsse
Audio IN OUT
Video IN OUT
Monitor OUT
Copy OUT
Kopfhörer
Stromversorgung
220V / 240V
40W

SONY PCM-701 Service Manual

Der PCM-701 war der erste Prozessor mit einer Breite von 43cm (sog. HiFi-Raster) und nur für den stationären Betrieb gedacht. Er kam 1983 (die Angabe 85/86 von mir war falsch) auf den Markt. Er ist weitgehenst baugleich mit dem PCM-F1 er nutzt die gleiche Digitalplatine wie dieser. Auch die Analogschaltung ist sehr ähnlich, hat aber als Änderung einen Zweikanal (Stereo) D/A Wandler. Aber leider keine Miktrofon Eingänge.

PCM-501

Technische Daten:

Audio
2 Kanäle
Samplingfrequenz: PAL/SECAM: 44,1kHz | NTSC: 44,056kHz
Auflösung: 14 oder 16 Bit
5-20.000Hz +/- 0,5dB
0,007% Klirrfaktor bei 14 bit
0,005% Klirrfaktor bei 16 bit
86db Dynamik bei 14 bit
90dB Dynamik bei 16 bit
80dB Kanaltrennung
Wandler
AD 1x CX20018
DA 1x CX20017
REC Prozessor µPD785C
PLAY Prozessor TM4505P
Anschlüsse
Audio IN OUT
Video IN OUT
Monitor OUT
Copy OUT
Kopfhörer
Stromversorgung
220V / 240V
33W / 35W

SONY PCM-501 Service Manual

Beim PCM-501 handelt es sich um die abgespeckte Variante des PCM-601 ohne digitale Ein- und Ausgänge. Er stammt aus der Zeit von 1984.

PCM-601

Technische Daten:

Audio
2 Kanäle
Samplingfrequenz: PAL/SECAM: 44,1kHz | NTSC: 44,056kHz
Auflösung: 14 oder 16 Bit
5-20.000Hz +/- 0,5dB
0,007% Klirrfaktor bei 14 bit
0,005% Klirrfaktor bei 16 bit
86db Dynamik bei 14 bit
90dB Dynamik bei 16 bit
80dB Kanaltrennung
Wandler
AD 1x CX20018
DA 1x CX20017
REC Prozessor µPD785C
PLAY Prozessor TM4505P
Anschlüsse
Audio IN OUT
Digital SPDIF IN OUT
Video IN OUT
Monitor OUT
Copy OUT
Kopfhörer
Stromversorgung
220V / 240V
29W

SONY PCM-601 Service Manual

Der PCM-601 war der einzige Konsumerprozessor mit digitalen Ein- und Ausgängen und wurde ebenfalls 1987/88 auf den Markt gebracht.

Signalverlauf und ein paar Tipps:

Die Aussteuerungsanzeige funktioniert nur wenn ein PCM-Videosignal am Video Eingang des Prozessors anliegt.

Grober Signal verlauf:

Audio Quelle
Audio in Prozessor
Video Out Prozessor
Video In Recorder
Recorder steht auf Line
Video Out Reorder
Video In Prozessor.
Pegelanzeige.
Audio Out Prozessor.

Ich habe einen PCM-F1E und hab ihn an einem SL-C9ES am laufen gehabt. Ich hatte eine recht alte Kassette drinnen und es lief ganz gut. Wenig Aussetzter mit 16 Bit. Bei 16 Bit werden für die 2 Bit mehr, Teile der Fehlerkorrektur geopfert. Daher kommt der Prozessor bei schlechten Kassetten mit 14 Bit besser klar.

Wenn der SL-C9 auf PCM steht ist der unter anderem Dropoutcompensator ausgeschaltet. Beim eingen Betarecordern und bei fast allen VHS-Recordern geht das nicht. Der beste Recorder für PCM ist der SL-C9 oder SL-F1. Beim 950er ist bei X1 der Kompensator auch aus. Vielleicht geht es bei ihm damit besser. Hab ich allerdings noch nicht versucht.
Der Dropoutcompensator ersetzt das fehlende Signal aus der Zeile davor. Dies bingt die Fehlerkorektur des Prozessors mehr durcheinander als das fehlende Signal.

Ein Versuch anstelle eines Vidoerecorders einen DVD-Recorder zu verwenden führte zu keinem Funktionierendem Ergebnis. Zwar ist das PCM-Bild auf dem Recorder zu sehen. Aber der Prozessor mutet schon wenn man ihn nur anschliesst. Von einer Aufnahme ganz zu schweigen. Anscheinend ist die Austastung im nicht sichtbaren Bildbereich zu groß und es gehen ein paar Zeilen oder Spalten verlohren. Hier will ich noch mal etwas vorschen. An Hand des Video-Siganl-Plan von oben kann man erkennen dass das PCM Signal ab der 3. Zeile nach dem Vertikalen-Sycronimpuls übertragen wird, die Bildfreie Austatslücke ist deutlich länger.

SPDIF Ausgang

Ich bin gerade an einem digitalen SPDIF Ausgang für den PCM-F1 und PCM-701 am basteln. Der Erste Prototyp ist fertig und funktioniert.
Nun ist auch die Erste Platine fertig und getestet. Der digital SPDIF-Ausgang ist optisch angelegt.
Hauptplatine mit SPDIF Platine

Hier einen Blick auf die optische SPDIF-Buchse die neben dem "COPY OUT" Platz findet.
SPDIF Ausgang

Bei Interesse eine Mail senden.

Video8 PCM Prozessoren:

Das Video8 Format hatte nebst FM-Hifi Mono und Stereo Ton noch die Möglichkeit eine PCM HiFi Aufnahme zu machen. Das Videoband würde hierfür in sechs Teile unterteilt. Fünf davon für das Bild mit HiFi Ton oder später 5 Spuren für Multi PCM. Das sechste Teil war für die PCM Spur reserviert, dies wear auch die 6 Multi-PCM Spur. Diese konnte direkt mit Aufnahme aufgenommen werden und auch nachträglich neu aufgenommen werden. Video8 war somit das einzigste Konsumer Video Format das eine nachträgliche (PCM)-HiFi Stereo Aufnahme ermöglichte.
Diese PCM Spur war nur den bessern und auch teueren Geräten überlassen. Es gab auch zumindets ein mittelpreisiges Gerät das man mit einem PCM-Prozessor aufbohren konnte. Hier für besasen die Geräte spezielle Steckverbindungen. Auch kann man einen solchen Prozessor nicht mit anderen Videorekordern benutzen. Ähnliches gab es im NTSC Betamax Bereich, hier gabe es Beta Hifi Adapter um Mono Geräte auf zu werten.
Folgende Prozessoren sind mir bekannt:
PCM-EV10E (PAL), PCM-EV1000E (?)

Folgende Rekorder können damit auf PCM erweitert werden:
EV-A300EC in Verbindung mit PCM-EV10E

Die Technischen Daten des Video8 PCM Standarts:
Audio
2 Kanäle
Samplingfrequenz: 31,25kHz
Auflösung: 8 Bit nicht linear
20-15.000Hz
90dB Dynamik

Das Audiosignal wird bei der Aufnahme durch einen Kompressor (Faktor 2) und Emphasis geleitet. Danach mit 10 Bit digitalisiert und auf 8 Bit konvertiert (nicht lineare Quantisierung) . So steht es zumindest im Opertion Manual vom PCM-EV10E.
Die Konvertierung bei Widergabe geht den umgekerten Gang.
Durch den Kompressor und die nicht lienare Quantisierung dürfte die Qualität mit anähernd 14 bit linearer Quantisierung vergleichbar sein.
Stand 09.09.2018

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Ich habe das alles selbst ausprobiert und es funktioniert ohne Probleme.
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