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Rumpelstörungen - ein Artikel aus der KlangBild 1977

von Gert Redlich im Feb. 1977 - Erst durch die Bekanntschaft mit Herrn Brüggemann vom Schneidstudio Brüggemann in Frankfurt bekam ich die geballte Ladung Wissen eingeflößt und mußte im Gegenzug mein ursprüngliches mitgebrachtes Wissen erheblich korrigieren. Also auch eine irrsinning teure Neumann Schneidanlage für 600.000 DM rumpelt !!! Und sie rumpelt beim Schneiden der Platten einige dB mehr, als die inzwischen sehr hochwertigen Laufwerke der oberen Preisklassen rumpeln. Das Rumpeln, von dem die meisten mangels hochwertiger Boxen und viel zu kleinen Abhör-Räumen sowieso nichts mitbekommen, ist auf der Platte sehr oft schon mit drauf. Es ist also völliger Unsinn, daß der Plattenspieler bzw. das Platten-Laufwerk 30 mal (oder noch mehr) besser ist als die Platten-Schneidmaschine.

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Rumpelstörungen bei Plattenspieler-Laufwerken (1977)

Eines der wichtigsten Qualitätskriterien eines Plattenspieler-Laufwerkes ist der Rumpelspannungsabstand. Da es sich um eine für Plattenspieler spezifische Größe handelt, die bei anderen Komponenten einer Phonoanlage nicht relevant ist, kann ihre meßmäßige Erfassung nur im Zusammenhang Laufwerk, Tonabnehmersystem und Schallplatte praxisgerecht erfolgen.

Definition und Messung des Rumpelspannungsabstandes

Das Tonabnehmersystem hat die Aufgabe, die Information, die in der Schallplatte gespeichert ist, in elektrische Werte zu wandeln, die im nachfolgenden Verstärker entzerrt und leistungsverstärkt werden, um im Lautsprecher in Schall umgesetzt zu werden.

Das Tonabnehmersystem ist folglich ein spezieller mechanisch/elektrischer Wandler, der mit größtmöglicher Empfindlichkeit die Rillenauslenkungen - eine mechanische Größe - in eine Wechselspannung - eine elektrische Größe - umformt. Seiner Natur nach registriert das Tonabnehmersystem jedoch alle mechanischen Anregungen, auch die unerwünschten, z. B. Erschütterungen des Laufwerks, Körperschallerregungen, Luftschallerregungen usw.

Die Summe dieser unerwünschten Erschütterungen nennt man Rumpeln, eine Anlehnung an den allgemeinen Sprachgebrauch, bei dem (wo?) man dumpfe rythmische Geräusche allgemein so bezeichnet. In der Tat hören sich die vom Tonabnehmersystem aufgezeichneten Erschütterungen im Lautsprecher auch so an.

Wo entsteht Rumpeln ?

Da das Rumpeln im eigentlichen Sinne genau an der Stelle entsteht - obzwar es dort nicht verursacht wird -, an der (wo?) auch das nutzbare Tonsignal entsteht, und mit diesem auch entsprechend verstärkt wird, ist eine Absolutgröße weniger wichtig als seine relative Größe zum Nutzsignal.

Aus diesem Grund spricht man vom Rumpelspannungsabstand. Es handelt sich demnach um das Verhältnis zwischen Nutz- und Störgrößen. Entsprechend den Gepflogenheiten der Elektroakustik wird sein Wert im logarithmischen Maßstab und in Dezibel (dB) angegeben.

Der mathematische Zusammenhang drückt sich in der Formel

Rumpelspannungsabstand = 20 log (Nutzspannung : Rumpelspannung)
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Das Ohr hört anders als das Meßinstrument anzeigt

Entsprechend der subjektiven gehörmäßigen Lästigkeit wird in der Regel die Rumpelspannung in einem Frequenzfilter behandelt, dessen Verlauf aufgrund empirischer Versuche ermittelt wird. Diese Bewertungskurven berücksichtigen einerseits das Frequenzspektrum, das von den Plattenspieler-Laufwerken üblicherweise erzeugt wird, und eliminieren andererseits Störgeräusche, die nicht vom Laufwerk kommen, jedoch das Meßergebnis beeinflussen würden. Solche sind das Eigenrauschen der Schallplatte aufgrund ihrer Oberflächenrauhigkeit, das Knistern durch statische Aufladungen und Staub sowie Kratzgeräusche von Beschädigungen der Schallplattenoberfläche.

Die weltweit praktizierten Rumpelmeßverfahren benutzen eine Meßschallplatte, auf der ein oder mehrere Bezugspegel und mehrere Leerrillen aufgebracht sind. Um möglichst praxisnahe Meßergebnisse zu erzielen, werden die Meßschallplatten in gleicher Weise geschnitten, gepreßt und sind aus dem gleichen Material wie die üblichen Musikschallplatten.

In den DIN-Normen 45 539 und 45 544 ist ein Rumpelmeßverfahren einschließlich Meßschallplatte genormt, das weltweit große Verbreitung erfahren hat.

Zur Bewertung gibt es zwei Filterkurven

Bewertungsmäßig wird in Rumpel-Fremdspannung, Kurve A, und Rumpel-Geräuschspannung, Kurve B, unterteilt. Die Kurve A erfaßt das Störspektrum breitbandig - man spricht von „linearer Bewertung". Lediglich unterhalb von 10Hz werden die Frequenzen mit einer Steilheit von 6dB/Oktave abgeschnitten.

Die Kurve B ist dem subjektiven Höreindruck angepaßt. Die Bewertungskurve hat bei 315Hz ihren Scheitelpunkt und fällt beiderseits mit einer Steilheit von 12dB/Oktave ab. Als Bezugspegel dient für beide Messungen ein 315Hz-Ton mit einer Spitzenschnelle von V = 5,42cm/s, der aus meßpraktischen Gründen so gewählt wurde, damit er mit dem Maximum der Bewertungskurve B übereinstimmt.

Dieser Wert entspricht bei 1000Hz einer Spitzenschnelle von V = 10cm/s. Um sowohl mit Mono- als auch mit Stereo-Tonabnehmersystemen einen normgerechten Bezugspegel zu erhalten sowie für analytische Untersuchungen, enthält der Pegeltonteil Stereoaufzeichnungen für die linke und rechte Flanke getrennt sowie Monoaufzeichnungen in Tiefen- und Seitenschrift. Andere Rumpelmeßverfahren beziehen sich z. T. auf andere Bezugspegel und andere Bewertungskurven.

Im ersten Fall ist ein Vergleich irgendwelcher Meßergebnisse möglich, wenn man die unterschiedlichen Bezugspegel entsprechend berücksichtigt. Bei unterschiedlichen Bewertungskurven ist jedoch ein Vergleich nicht möglich, weil die Plattenspieler recht unterschiedliche Störspektren aufweisen, die zwangsläufig unterschiedliche Rumpelspannungsabstände ergeben würden. Aus diesem Grund scheidet auch der Vergleich über einen bestimmten Umrechnungsfaktor aus.

Der Unterschied zwischen zwischen NAB und DIN Messungen

Die bekanntesten Rumpel-Meßschallplatten sind in unserer Tabelle* aufgeführt.

Ein Vergleich des Rumpel-Fremdspannungsabstandes zwischen NAB und DIN zeigt, daß der Meßwert eines Stereo-Plattenspielers nach DIN um rund 7dB höher liegt als nach NAB.

Diese Differenz resultiert einerseits aus dem nominellen Pegelunterschied und andererseits aus der Pegeldifferenz zwischen 100Hz und 315Hz in der Schneidkennlinie nach DIN 45 547. Neben der Rumpel- Geräuschspannungs- messung nach Kurve B der DIN 45 539 hat weltweit nur noch die RRLL-Methode (Relative Rumble Loudness Level) eine gewisse Bedeutung, deren Bewertungskurve ihr Maximum bei 400Hz hat und rund 7dB unter dem DIN-Maximum liegt. Die Flanken der Bewertungskurve fallen zu den tiefen Frequenzen mit 6dB/Oktave ab, zu den höheren mit 12dB/Oktave.

* Die bekanntesten Rumpel-Meßschallplatten sind in dieser Tabelle gegenüber gestellt :

Meßschallplatte Bezugsfrequenz Schneidart Spitzenschnelle V
DIN 45 544 315 Hz Flankenschrift 5,42 cm/s
    Tiefenschrift entspricht 10 cm/s
    Seitenschrift bei 1000 Hz
NAB 100 Hz Seitenschrift 1,4 cm/s
CBS-BRT150 1000 Hz Flankenschrift 5 cm/s

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Die ARLL-Methode

Der Vollständigkeit halber sei noch die ARLL-Methode (Audible Relative Loudness Level) erwähnt. Diese Bewertungskurve ist fast deckungsgleich mit der DIN-B-Kurve, ihr Maximum liegt bei 500Hz, wodurch sich eine geringe Verschiebung zu den höheren Frequenzen hin ergibt. Der Maximalpegel und die Flankensteilheit sind identisch.

Das durchschnittliche Lästigkeitsempfinden

Da alle Bewertungskurven von einer statistischen Charakteristik des menschlichen Ohres ausgehen, folglich keinen mathematisch genauen, sondern einen empirisch ermittelten Verlauf haben, wird es immer Diskussionen geben, welche Bewertung dem durchschnittlichen Lästigkeitsempfinden eher gerecht wird.

Für den Käufer eines Plattenspielers ist es jedoch von größerer Bedeutung, daß er die entsprechenden Meßdaten für das Rumpelverfahren mit anderen Geräten, auch über einen längeren Zeitraum, vergleichen kann, als daß er laufend mit neuen, auf anderer Meßbasis ermittelten Angaben konfrontiert wird, selbst wenn neuere Methoden vielleicht der subjektiven Lästigkeit näherkommen sollten.

Die DIN-Messung ist beinahe weltweit die Norm

Es ist demnach durchaus zu begrüßen, daß sich die DIN-Messung weltweit so stark durchgesetzt hat. Darüber können auch einige kritische Stimmen aus der jüngsten Zeit nicht hinwegtäuschen. Verschiedentlich ist zu hören, daß die DIN-Meßschallplatten bezüglich ihres Eigenrumpelanteiles der stark verbesserten Qualität moderner Laufwerke, z. B. mit elektronischem Direktantrieb, nicht mehr gerecht werden.

Die Oberflächenqualität der Rumpel-Meßschallplatten

Selbst wenn man unterstellt, daß einzelne Rumpel-Meßschallplatten in ihrer Oberflächenqualität durchaus zu wünschen übrig lassen, so gilt doch als sicher, daß der Eigenfehler der meisten Meßschallplatten unter 75dB, bezogen auf den Rumpel-Geräuschspannungsabstand, und unter 60dB, bezogen auf den Rumpel-Fremdspannungsabstand, liegt.

Diese Spanne deckt weitgehendst den Bereich der Spitzenlaufwerke ab, die heute am Markt sind. Es erhebt sich die Frage, ob es sinnvoll ist, die Meßmethoden zu verbessern, weil die Laufwerke stetig besser geworden sind, obzwar die Musikschallplatten allgemein in der Qualitätsverbesserung nicht Schritt halten können.

Denn was nützt es letztlich, wenn die Plattenspieler 80dB Rumpel- Geräuschspannungsabstand haben, während das Gros der darauf abgespielten Musikschallplatten noch 60dB Eigenrumpeln aufweist.

Letztlich bestimmt das schwächste Glied einer Kette die Gesamtqualität. Völlig abwegig - weil total praxisfremd - sind Rumpel-Meßmethoden, die ohne Schallplatten oder mit solchen (Schallplatten) aus unüblichen Materialien durchgeführt werden. Ein Plattenspieler-Laufwerk ist schwingungstechnisch ein so komplexes und kompliziertes Gebilde, daß mit irgendeiner Meßmethode jedes gewünschte Meßergebnis hervorzubringen ist.

Eine Glasplatte zur Rumpelmessung = populistischer Unsinn

Für eine praxisgerechte Rumpelmessung spielen sowohl die Elastizität als auch die Oberflächenrauhigkeit des Plattenmaterials eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund ist auch die mancherorts gebräuchliche Meßmethode mit einer Glasplatte wenig aussagefähig über die subjektive Lästigkeit des Rumpelns. Während die Schallplatte aus den üblichen Kunststoffmischungen, auch bei den niedrigen Auflagekräften heutiger Qualitätsplattenspieler, im Berührungspunkt der Abtastnadel stark elastisch verformt wird, verhält sich die Glasplatte nahezu starr. Auch bezüglich der Oberflächenrauhigkeit verhalten sich beide Materialien sehr unterschiedlich. Eine Glasplatte hat eine Rauhigkeit von etwa 0,02um, während die nichtgerillte Oberfläche üblicher Schallplatten vier- bis fünfmal rauher ist. Die Rauhigkeit regt jedoch beim Abspielen permanent die Nadel zu schnellen Schwingungen an, die mit den tieferen Frequenzen aus dem eigentlichen Rumpelspektrum moduliert werden und das Meßergebnis nachhaltig verändern.
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Noch untauglicher ....

Noch weniger vertretbar ist eine Rumpelmeßmethode, bei der die Nadel auf einer feststehenden Unterlage sitzt, wie sie von verschiedener Seite publiziert wird. Diese Methode ist vergleichbar mit einem Automobil, bei dem die Leistungsdaten im aufgebockten Zustand ermittelt werden. Praxisgerecht und empirisch ausreichend gesichert ist nur die Messung in der (ganz normalen)Leerrille einer Meßschallplatte, die den üblichen Fertigungsmethoden entstammt.

Ursachen des Rumpelns von Plattenspieler-Laufwerken

Die Ursachen und Quellen des Rumpelns an einem Laufwerk sind vielseitig. Grundsätzlich ist es so, daß jedes bewegliche Teil im Kraftfluß des Teller-Antriebes Energieanteile auf das Tonabnehmersystem koppelt, wo sie in Rumpeln umgesetzt werden.

Folglich kann man pauschal sagen, daß ein Laufwerk um so besser sein müßte, je weniger bewegliche Teile im Antriebssystem benötigt werden. Die Tatsache, daß Zentralantriebe, bei denen der Antriebsmotor eine Einheit mit dem Plattenspieler bildet, wirklich mit Abstand besser sind als andere Antriebsarten, bestätigt diese These.

Die Antriebskonzeptionen

Bei Antriebskonzeptionen, bei denen der Teller vom Motor über Transmissionseinrichtungen - wie Reibrad und Riemenantrieb - angetrieben wird, spielt die Entkopplung des Motors vom Abtastsystem eine wichtige Rolle. Je nach Bauart erzeugt der Motor nicht nur die gewünschte Torsionsbewegung der Antriebswelle, sondern auch Eigenerschütterungen unterschiedlicher Intensität, Fortpflanzungsrichtung und Frequenzzusammensetzung.

Diese Erschütterungen gelangen in der Regel über zwei Wege auf das Tonabnehmersystem : einmal sind sie der Drehbewegung vom Motor zum Plattenteller - via Reibrad oder Riemen - überlagert, zum anderen pflanzen sie sich über die Strecke Motoraufhängung - Chassisplatine - Teller - Tonabnehmersystem fort. Der Entwickler muß mit gezielten Maßnahmen an beiden Komplexen eingreifen.

Elastische Ankopplung des Motors an die Chassisplatine, Zwischenschalten eines elastisch aufgehängten Subchassis u.a. sind die bekannten Maßnahmen, die jedoch nicht beliebig weit getrieben werden können, weil die Übertragungskraft zum Plattenteller von der Motorwelle nicht axial abgenommen wird, sondern radial und damit den elastisch aufgehängten Motor immer um ein bestimmtes Maß aus seiner normalen Lage drückt.

Da in jedem Falle eine bestimmte Kraft übertragen werden muß, kann die kräftemäßige Ankopplung des Plattentellers an den Motor über das Gummireibrad oder den Riemen nicht beliebig elastisch vorgenommen werden, weil sonst die Kontinuität und Gleichmäßigkeit der Antriebskräfte leiden würde. Dies würde zwangsläufig die weitere, für Plattenspieler-Laufwerke wichtige Qualitätsgröße - den Gleichlauf - beeinflussen.

Die Möglichkeit eines schwachen Motors

Eine generelle Möglichkeit, die Rumpelstörungen eines Laufwerkes klein zu halten, ist natürlich eine Verringerung der dem Motor zugeführten Energie. Der ideale Antrieb wäre der, dem man gerade so viel Energie zuführt, wie für die Drehbewegung des Tellers erforderlich ist. Für unerwünschte Erschütterungen wäre keine Energie vorhanden. Dies würde jedoch neben einem optimalen Wirkungsgrad des Motors auch eine absolut konstante Belastung des Tellers voraussetzen.

Der Teller braucht jedoch eine entsprechende Leistungsreserve, um die unterschiedlichen Auflagekräfte der Tonabnehmersysteme sowie diverse Schallplattenreinigungs-einrichtungen zu verkraften. Darüber hinaus soll die Hochlaufzeit des Tellers nach dem Start so kurz wie möglich sein: alles benötigt eine gesicherte Energiereserve.
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Der Einfluß des Tonarms

In der gesamten Überlegung der Rumpelsituation eines Plattenspieler-Laufwerkes darf der Tonarm nicht außer Betracht gelassen werden. Sein Schwingungsverhalten und seine Masse bestimmen zusammen mit der Compliance des Tonabnehmersystems die Eigenresonanz und die Resonanzbedämpfung. Der auf die Schallplatte aufgelegte Tonarm wird in jedem Falle von den Rumpelerschütterungen angeregt, unabhängig davon, ob sie Frequenzanteile beinhalten, die der Tonarmresonanz entsprechen. Alleine die permanente Anregung durch die Oberflächenrauhigkeit der Schallplatte sorgt für laufende Energiezufuhr.

Diese Erregung des Tonarmes hat jedoch zumindest auf den Rumpel-Fremdspannungsabstand unmittelbaren Einfluß. Gute Tonarme versuchen deshalb Erschütterungsenergien, unabhängig davon, ob sie vom Motor oder in Form von Trittschallenergie von außen einwirken, zu absorbieren. Ein wirkungsvoller Weg ist die elastische Ankopplung des Balancegewichtes an den Tonarm. Durch Verformungsarbeit im elastischen Medium wird Erschütterungsenergie unschädlich gemacht. Durch Ankopplung von zwei Teilmassen kann sogar gezielt die Tonarmresonanz und die Platinenresonanz, die durch die federelastische Verbindung zwischen Plattenspieler und Konsole entsteht, gleichzeitig gedämpft werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Fortschritte bei allen Antriebsarten für Plattenspieler - Reibrad-, Riemen- und Direktantriebe - die Rumpelstörungen in einen Bereich verwiesen haben, der akustisch so gut wie nicht mehr störend empfunden wird. Wünschenswert wäre, wenn die Schallplatten allgemein diesen Verbesserungstrend nachvollziehen würden.

Der unbekannt Autor von KlangBild in Ausgabe 01/1977 (Text und Bilder: DUAL)
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