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Herbst 1969 - Probleme moderner Schallplattenwiedergabe
Teil 4 (von 4)

Hier kommen Sie zurück zur Einführung dieser 4 Artikel und hier zu dem vorangegangenen 3. Artikel.

Der letzte Teil 4 der Arbeit geht im wesentlichen auf die Fragen der Messtechnik ein.
Dabei werden die Mess-Schallplatten mit ausführlichen Anwendungshinweisen und auch Spezial-Mess-Schallplatten besprochen. Der Vergleich mit ausländischen Normen zeigt noch vorhandene Differenzen auf. Nach Angaben über Pflege und Wartung von Abspielgerät und Platte folgt ein umfangreiches Literaturverzeichnis.

Die Verstärker und die Wahrheit

Magnetische und dynamische Tonabnehmersysteme, die ja Schnelle-Empfänger sind (von der Geschwindigkeit der Nadel abhängige Empfänger), benötigen für die lineare Wiedergabe eine zur Aufnahmekennlinie spiegelbildlich verlaufende Rückentzerrung. Es bietet sich an, all die zuvor beschriebenen Störgeräusche (Rumpelstörungen, Plattenrauschen) durch geeignete Wahl des Frequenzganges der Wiedergabe-Entzerrerverstärker teilweise zu unterdrücken.

In der Praxis engt man (! beim Schneiden der Platte !!) den Übertragungsbereich auf etwa 30 bis 15.000Hz ein, mit einem möglichst steilen Abfall unter- und oberhalb der genannten Grenzfrequenzen.

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Über die Messtechnik - Sinn und Problematik der Messtechnik

Die beschriebenen Eigenschaften der Abspielgeräte müssen natürlich auch in der Praxis überprüft beziehungsweise gemessen werden können. Dies setzt die Existenz brauchbarer Mess-Schallplatten voraus.

Da im allgemeinen für jede Messung auch die Betriebsbedingungen zu bilden sind, in der Praxis aber Platten nach verschiedenen Normen in Bezug auf Schneidkennlinie, Aussteuerungspegel und geometrische Lage der Aufzeichnung hergestellt werden und bereits existieren, ist leicht einzusehen, dass sich hier durchaus auch mit Mess-Schallplatten unterschiedliche Ergebnisse einstellen können.

Die Messungen zeigen auch nach kurzer Erfahrung, welche Präzision auf der Aufnahmeseite und welche Sorgfalt bei der Wiedergabe zur Erzielung optimaler Qualität erforderlich ist.

Mess-Schallplatten und ihre Anwendungen

Sehr bekannt: die DHFI Nr.2
von den Experten: Ortofon

Vor gar nicht so langer Zeit begnügte man sich im allgemeinen mit Frequenzgang- und Pegelmessungen.

Heute jedoch gibt es eine Vielzahl von Mess- Schallplatten, nicht nur zur Bestimmung der wichtigsten Gütekriterien, sondern auch für Spezial-Aufgaben mit recht hohem Aufwand hergestellte Testplatten.

In Deutschland wurden in den letzten Jahren für die wichtigsten Messungen DIN-Mess - Schallplatten geschaffen, deren Eigenschaften in den entsprechenden DIN-Blättern festgelegt sind.

Somit gibt es erstmalig "Bezugsnormale" für die Messungen von Frequenzgang, Verzerrungen, Übersprechen, Rumpeln und Gleichlauf.

Frequenzgang-Mess-Schallplatte DIN 45541

Die A-Seite der Platte hat eine Stereo-Aufzeichnung mit abwechselnder Modulation links/rechts. Nach dem Bezugspegel mit 1kHz, v = 8 cm/s, folgen Festfrequenzen von 30Hz bis 16kHz nach der in DIN und auch NAB genormten Schneidkennlinie 75/318/3180 us.

Die B-Seite enthält eine Mono-Aufzeichnung in Seitenschrift mit jeweils gleitendem Übergang von einer Festfrequenz zur anderen. Das Programm gleicht im wesentlichen dem der A-Seite.

Die Maximal-Fehler der Aufzeichnung betragen bei den hohen Frequenzen ±1dB.

Verzerrungs-Mess-Schallplatte DIN 45542

Die A-Seite enthält Aufzeichnungen zur Messung des vertikalen Spurwinkels. Es sind dies Doppelton-Aufzeichnungen in Tiefenschrift mit den Frequenzpaaren 1850/3150 Hz und 370/ 630 Hz mit unterschiedlichem vertikalen Spurwinkel von 6 bis 30°, jeweils um 4° steigend. Dadurch ist also die Bestimmung des vertikalen Spurwinkels eines Abtastsystemes während des tatsächlichen Abspielvorganges an zwei Stellen des Übertragungsbereiches möglich.

Hierzu werden die Stereo-Kanäle des Abtasters gegenphasig geschaltet und der sich ergebende Summenton zum Beispiel über ein Terzfilter gemessen. Stimmt der Spurwinkel des Abtasters mit dem der Aufzeichnung überein, so ergibt sich ein Minimum des Summenpegels.

Die B-Seite ermöglicht die Messung von nichtlinearen Verzerrungen. Die Frequenzen 400 und 4000 Hz (bei 45 U/min) sind im Verhältnis von 4 : 1 in sieben verschiedenen Pegelstufen, für die Kanäle links und rechts getrennt und jeweils aussen und innen aufgezeichnet. Damit sind also Messungen des Intermodulationsfaktors in Abhängigkeit von der Aussteuerung und dem Abspielradius möglich. Die bei der Abtastung entstehenden Seitenbänder werden überwiegend durch Phasenmodulation hervorgerufen.

Es kommt also von den in DIN 45403, Blatt 4, angegebenen Messverfahren nur das Suchton-Verfahren in Frage (nach der Messung der Seitenbänder erster Ordnung kann der Intermodulationsfaktor berechnet worden). Das im Normblatt auch genannte Demodulationsverfahren ist nicht geeignet, da es im wesentlichen nur die durch Amplitudenmodulation entstehenden Verzerrungen berücksichtigt.

Die Messungen können aber noch einfacher über einen Phasendiskriminator durchgeführt werden. Beim Abspielen der Platte mit 33 1/3 U/min ergibt sich die Trägerfrequenz von 3000 Hz. Somit kann ein übliches Tonhöhen-schwankungs - Messgerät verwendet werden. Die angezeigten Werte der Frequenzintermodulation (FIM) sind um den Faktor 10 kleiner als die IM-Werte nach dem Suchton-Verfahren. Ein mathematischer Nachweis ist über die Bessel-Funktionen möglich [23].

Es soll erwähnt werden, dass bei dieser Platte die geometrischen Abtastverzerrungen bei der Aufzeichnung kompensiert worden sind. Die Aufzeichnung einer Pegelstufe mit nicht kompensiertem Signal ermöglicht einen sehr guten Vergleich zwischen alter und neuer Technik.

Übersprech-Mess-Schallplatte DIN 45543

Die Platte mit den Aufzeichnungen von Festfrequenzen im Bereich von 30Hz bis 16kHz links und rechts (Seite A beziehungsweise B) ermöglicht die Ermittlung der Übersprechdämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz. Es ist zweckmässig, die Messungen selektiv zum Beispiel über ein Terzfilter durchzuführen, um Störeinflüsse durch Rumpeln oder Rauschen auszuschalten.

Optimale Ergebnisse können nur mit einwandfreien, nicht verzogenen Platten erreicht werden (Kontrolle, ob die Übersprechdämpfung beim 1kHz-Pegeltonteil auf den Seiten A und B gleich ist) [24]. Die bedingt durch Winkelabweichnungen der vorgeschriebenen Aufzeichnungskomponenten vorhandenen Eigenfehler müssen noch die Möglichkeit in der Praxis geben, im mittleren Frequenzbereich Übersprechdämpfungen von mindestens 30dB zu messen.

Rumpel-Mess-Schallplatte DIN 45544

Diese Platte hat zur Ermittlung von Rumpel-Fremd- und -Geräuschspannung neben dem Bezugspegel für die Kanäle links und rechts sowie in Tiefen-und Seitenschrift Leerrillen. Wie in DIN 45539 festgelegt, werden die Messungen bei betriebsmässiger Entzerrung über Bewertungsfilter mit einem VU-Meter als Messinstrument durchgeführt.

Da die Rumpel-Fremdspannung linear von 10 bis 315Hz, oberhalb 315Hz, mit einem Abfall von 12dB/Oktave im Frequenzgang gemessen wird, die Rumpel-Geräuschspannung aber in der Bewertungskurve auch unter 315Hz einen Abfall von 12dB/Oktave hat, wählte man für den Bezugspegel eine Frequenz von 315Hz mit einer Schnelle von 5,42cm/s [13]. Dies entspricht nach der Schneidkennlinie einem Wert von 10cm/s bei 1 kHz.

Spezialuntersuchungen zeigten, dass es möglich ist, mit serienmässig gepressten Platten (mechanisch einwandfreie Exemplare vorausgesetzt) Rumpel-Fremdspannungsabstände von mehr als 55 dB zu messen! Hierzu ist es erforderlich, die Platte an ihren besten Stellen mehrfach abzuspielen (unter Umständen nass) und dazwischen den Abtastdiamanten jeweils zu reinigen. Ebenso sollte generell jegliche Störung von aussen her an das Laufwerk während der Messung unterdrückt werden.

Gleichlauf-Mess-Schallplatte DIN 45545

Die Platte dient zur Ermittlung von Tonhöhenschwankungen. Sie hat eine aufgezeichnete Frequenz von 3150 Hz. Die Auswertung geschieht mit einem Messgerät für Frequenzschwankungen nach DIN 45507 (zum Beispiel EMT420A).

Die Platte hat aussen eine konzentrische Justierrille, mit deren Hilfe sie in Bezug auf ihre Exzentrizität ausgerichtet werden kann. Der durch fabrikatorische Einflüsse bedingte Eigenfehler der gepressten Serienplatte kann ±0,06% bewertet betragen. Für Messungen an Spitzenlaufwerken müssen deshalb unter Umständen einzeln geschnittene Lackfolien verwendet werden.

Es ist zweckmässig, die Messergebnisse gleichzeitig über an das Messgerät angeschlossene Schreiber zu registrieren. Dadurch hat man für Reparatur oder Service-Zwecke eine Möglichkeit zur Analyse beziehungsweise einen Vergleich zu früheren Ergebnissen.

Spezial-Mess-Schallplatten

Neben den zuvor beschriebenen DIN-Platten gibt es im In- und Ausland selbstverständlich für die gleichen Zwecke noch andere Platten, die aber durchaus wegen der oben genannten Gründe unterschiedliche Ergebnisse liefern können.

Für nicht alltäglich übliche Messungen wurden in letzter Zeit Spezial-Mess-Schallplatten geschaffen. Um zum Beispiel die Abtastfähigkeit von Klangereignissen mit impulsförmigem Charakter oder auch solche mit hohen Aussteuerungen zu prüfen, gibt es Platten mit 1kHz-Rechteckimpuls-Aufzeichnungen [25]
(Testplatte der CBS STRlll) oder mit Musikbeispielen, die mit steigender Aussteuerung mehrfach aufgezeichnet sind [26] (Shure: „An Audio Obstacle Course").

Für eine kurze dynamische Prüfung des Frequenzganges gibt es auch sogenannte „Sweep-Platten", die nach dem Wobbel-Verfahren arbeiten [27], zum Beispiel Clarkstan 102M. Durch oszillografische Betrachtungen des abgetasteten Signales sind hier in wenigen Sekunden neben Frequenzgangfehlern auch Verzerrungen zu erkennen.

Vergleich mit ausländischen Normen

Die bisher beschriebene Messtechnik bezog sich immer auf Vorschriften nach deutschen DIN-Normen. Die weitverbreiteten NAB-Normen entsprechen diesen aber nicht in allen Punkten. Die wichtigsten Differenzen werden hier kurz angegeben:

Tonhöhenschwankungen (wow and flutter)

Bisher war nur eine lineare Messung im Bereich von 0,5 bis 200Hz üblich. Erst in neuester Zeit wurde in den USA nach NAB auch die bewertete Kurve nach DIN übernommen. Ein grösserer Unterschied ist aber noch durch das verwendete Messinstrument gegeben, welches gegenüber unserem nicht den Spitzenwert anzeigt, sondern den Effektiv-Wert (rms) bildet.

Für grobe Vergleiche gilt folgende Beziehung: wow and flutter nach NAB (linear, rms) entspricht etwa einhalbmal DIN (bewertet, Spitze).

Rumpelspannungen (rumble)

In den USA ist es nur üblich, die Rumpel-Fremdspannung zu messen. Die Bewertungskurve und das Instrument wurden von Deutschland übernommen.

Da aber der Bezugspegel ein anderer ist, gibt es auch hier wieder Unterschiede. Der 100Hz-Bezugspegel mit v = 1,41cm/s Seitenschrift liegt nach Umrechnung über die Kennlinie und Berücksichtigung der 45°-Komponenten etwa 7dB unter dem DIN-Pegel (v = 10 cm/s bei 1kHz). Das bedeuet für die Praxis: ein Gerät nach NAB, gemessen mit einem Rumble-Wert von 35dB, liefert nach DIN einen Rumpel-Fremdspannungsabstand von etwa 42dB.

Erst in letzter Zeit sind Bestrebungen im Gange, auch eine Rumpel-Geräuschspannung zu messen [28]. Die Kurve zur Ermittlung des relativen-Rumpel-Lautstärkepegels (RRLL) sieht bei Frequenzen unter 315 Hz einen Abfall von 6 dB/Oktave (im Gegensatz zu DIN mit 12 dB/Oktave) vor.

Pflege und Wartung von Abspielgerät und Platte

Um optimale Qualität bei der Schallplattenwiedergabe zu erreichen, ist es leicht verständlich, dass unter Berücksichtigung der bisher geschilderten Probleme auch eine Pflege von Laufwerk und vor allem Tonabnehmersystem und Platte erforderlich ist.

Moderne Laufwerke haben heute selbstschmierende Dauerlager, die also wartungsfrei sind. Beim Antrieb ist darauf zu achten, dass dieser fettfrei ist.
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  • Diese letzte Aussage ist absolut wertlos, weil die meisten Nutzer noch nie in ihr Gerät hineingesehen haben.

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Pflege und Wartung von Tonabnehmersystemen

Beim Tonabnehmersystem, das wegen der empfindlichen Nadelträger vorsichtig zu behandeln ist, sammelt sich im allgemeinen an der Abtastnadelspitze feinster Staub an, der rechtzeitig mit einem feinen Bürstchen zu entfernen ist. Die Ursache ist die durch Reibung entstehende statische Aufladung der Schallplatten, welche die feinsten, immer in der Luft befindlichen Staubpartikel anzieht [29].

Antistatikmittel

Die bisher teilweise verwendeten Antistatikmittel zum Besprühen oder in Reinigungstüchern haben sich auch nicht als ideal erwiesen, da sie in Verbindung mit neuem auf die Platte kommenden Staub Rückstände bilden, die keine störungsfreie Abtastung mehr gewährleisten.

Nass Abspielen

Das nasse Abspielen mit einer chemisch neutralen Benetzungsflüssigkeit, welche über einen Besen auf die Platte übertragen wird, scheint sich neuerdings durchzusetzen [30]. (Anmerkung: Wir schreiben erst 1969 !!)

Neue Schallplatten bieten übrigens mitunter erst nach mehrfachem Abspielen eine störungsfreie Wiedergabe. (Anmerkung: Wo diese Weisheit herkommt, ist ungeklärt, jedenfalls für uns nicht nachvollziehbar. Jede noch so gehütete 33er Vinyl-Schallplatte verliert auch mit dem besten Abtast-System nach den ersten 10 mal Abspielen einen deutlich meßbaren Teil ihrer Informationen oberhalb von 10 kHz. Danach ist der Verlust nur noch marginal aber weiterhin mit steigender Tendenz.)

Platten lagern / stellen

Die Schallplatten selbst sollte man möglichst waagerecht lagern und nicht mehr als etwa 10 Stück übereinander.

Die heute üblichen Schallplattenhüllen haben sich leider auch nicht als optimal erwiesen, denn im Laufe der Zeit wird die Platte beim Hineinlegen und Herausnehmen aus der Hülle durch Staubpartikel zerkratzt.
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  • Anmerkung: Hier wiedersprechen sie die Experten diametral - liegend lagern oder senkrecht stellen, das ist die Frage.

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Gehen Sie weiter zu den Informationen über das absolut kleinste und wichtigste Teil Ihres Plattenspielers, die Nadelspitze des Abtastdiamanten.
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Literatur

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  • [1] Redlich, H. und Klemp, H.-J.: „Tracing Simulator — Ein Verfahren zur Schallplattenaufzeichnung für verzerrungsarme Wiedergabe", Internat. Elektr. Rundschau Nr. 1/1965.
  • Reuber, C: „Analogrechner steuert Schneidstichel, Schallplatten mit Vorentzerrung für kleine Rillendurchmesser", radio mentor Nr. 1/1965, Seite 016 bis 018.
  • Braschoss, D.: „Schallplatten-Schneidmaschine elektronisch gesteuert", radio mentor, Heft 10/1966, Seite 774 bis 776.
  • [2] Normblatt DIN 45 547.
  • [3] NAB Standard: „Disc Recording and Re-producing", März 1964.
  • Redlich, H. und Klemp, H.-J.: „Messung der Lichtbandbreite auf Stereo-Schallplatten", radio mentor, Heft 10/1958, Seite 679 bis 682.
  • [4] Lützkendorf, G. und Kiess, G.: „Schneidtechnik bei Stereo-Schallplatten", radio mentor, Heft 10/1958, Seite 683 bis 690.
  • Bergtold, F.: „Moderne Schallplattentechnik", Franzis-Verlag.
  • [5] Schmidt, U.: „Die Vorgänge bei der Abtastung von Schallplatten", Funk-Technik Nr. 23/24; 1964.
  • [6] Walton, J.: „Stylus Mass and Elliptical Points", Preprint No. 424 from AES-Meeting Oct. 1965.
  • Reuber, C: „Elliptischer Abtaststift verringert Klirrfaktor, Pickup in Bi-Radial-Technik mit 15°-Abtastwinkel." radio mentor, Heft 11/1964, Seite 880.
  • [7] Fox, E. C. und Woodward, J. G.: „Trac-ing-Distortion — Its Cause and Correc-tion in Stereo-Disk, Recording Systems", Journal of AES Oct. 63 Vol. 11, No. 4.
  • [8] Kantrowitz, P.: „Mechanical Impedance Measurements at the Stylus of Stereo Phonograph Cartridge Transducers", Journal of AES Oct. 63 Vol. 11, No. 4.
  • [9] Woodward, J. G.: „Tracking Capability of Phonograph Pickups", Audio, March 1967.
  • [10] Enkel, F.: „Klangstruktur der Musik", Verlag f. Radio-Foto-Kinotechnik GmbH.
  • [11] Zwicker, E.: „Die Grenzen der Hörbarkeit der Amplitudenmodulation und der Frequenzmodulation eines Tones", Acu-stica 1952, Beiheft Nr. 3.
  • [12] Wegner, W.: „Über die Messung und Bewertung von Laufwerkstörgeräuschen", radio mentor, Heft 2/1958.
  • [13] Schmidt, U.: „Die Messung von Rumpel-störspannungen an Schallplatten-Abspielgeräten", Funk-Technik Nr. 9/1963.
  • [14] Glasenapp, D. und Schmidt, U.: „Rumpelstörungen an Schallplatten-Laufwerken und ihre Messung", Funk-Technik Nr. 17, 18/1963.
  • [15] Hasselbach, W.: „PS 1000 — ein HiFi-Stereo-Plattenspieler für hohe Ansprüche", Funk-Technik, Nr. 9/1966.
  • [16] Haase, H.-J.: „Das Phonogerät im Kundendienst", radio-tv-service, Nr. 109/110; 1969.
  • [17] Normblatt DIN 45 500, Bl. 3: „Mindestanforderungen an Schallplattenabspielgeräte."
  • [18] Bäder, K. O.: „TD 125 — Ein neues Schallplattenabspielgerät", Funkschau Nr. 2/1969.
  • [19] Kämmer, H.: „Moderne Tonarme füi Stereofonie", radio mentor, Heft 5/1961, Seite 394 bis 399.
  • Stevenson, J. K.: „Pickup Arm Design", Wireless World Mai/Juni 1966. Reuber, C: „Tonarm mit schrägen Achsen", radio mentor, Heft 11/1963, Seite 942.
  • [20] Kogen, J. H.: „The Skating-Force Phe-nomenon", Audio, Oct./Nov. 1967.
  • [211 Reuber, C: „Tonarm mit Antiskating, eine feine Sache für HiFi-Enthusiasten", radio mentor, Heft 7/1966, Seite 578. Haase, H.-J.: „Ein automatischer Plattenspieler mit Antiskating-Einrichtung", Funkschau Nr. 3/1966.
  • [22] Haase, H.-J.: „Beeinflussung des Frequenzganges von Tonabnehmersystemen durch mechanische und elektrische Resonanzen bei der Schallrillenabtastung", Funk-Technik Nr. 5/1968.
  • Braun, K.: „Ein neuer dynamischer Studio-Tonabnehmer für Mono-Schallplat-ten", radio mentor, Heft 1/1963, Seite 014.
  • [23] Halter, J. B. und Woodward, J. G.: „Measurement of Distorsions Due to Vertical Tracking Angle Errors in Stereo-disk Systems", Journal of AES Ja. 1964, Vol. 12, No. 1.
  • [24] Redlich, H. und Klemp ,H.-J.: „Messung der Lichtbandbreite auf Stereo-Schallplatten", radio mentor, Heft 10/1958.
  • [25] Haase, H. J.: „Tonabnehmerprüfung mit Rechteck-Signalen", Funk-Technik
  • Nr. 20/1968.
  • [26] Roth, W.: „Vergleich der Abtastfähigkeit von HiFi-Tonabnehmersystemen", Funk-Technik Nr. 10/1967.
  • [27] Haase, H.-J.: „Tonabnehmerprüfung mit der Sweepplatte", Funk-Technik
  • Nr. 7/1966.
  • [28] Bauer, B. B.: „On the Measurement of Rumble in Phonograph Reproduction", Preprint No. 503 from AES-Meeting Oct. 1966.
  • [29] Adler, P. M. und Shatavsky, M. S.: „Die Oberfläche des Abtastdiamenten und das Rauschen von Schallplatten", radio mentor, Heft 11/1963, Seite 932.
  • [30] Reuber, C: „Schallplatten antistatisch", radio mentor , Heft 3/1960, Seite 168. Loescher, F. A.: „Schallplattenwiedergabe ohne Nebengeräusche", Funkschau Nr. 2/1967.

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