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Die KlangBild Serie 1977 - "HiFi on the Rocks"
Tonabnehmersysteme (KlangBild Heft 04/1977)

Ab dem Mitte 1977 war klar, das mit der Quadro Platte wird zum Flop. Keines der drei übrig gebliebenen Systeme konnte sich etablieren. Die Vorschusslorbeeren waren verpufft, weil die allermeisten Quadro-Platten nicht das hergaben, das die Werbung versprach und die wenigen Musterplatten mit den Lokomotiven und Flugzeugen konnten nur wenige Minuten lang überzeugen. Von der CD waren bislang nur wenige Geheimtips zu erhaschen. Die publikumswirksame Vorstellung diese neuen Digital-Schallplatte von Philips erfolgte erst 1979. Also worauf sollte man achten, wenn man an einen herkömmlichen Plattenspieler dachte ?

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Grundsätzliches vorweg : Über den Informationsverlust

In dieser Zeitschrift wurde es schon so oft betont, daß es fast müßig erscheinen könnte, erneut darauf hinzuweisen. Aber selbst in Fachblättern kommt das Thema so selten zur Sprache, daß ich die Problematik noch einmal deutlich beim Namen nennen möchte: Jede Informationsübertragung bringt in der Elektroakustik schon zwangsläufig und "per Definition" einen gewissen Informationsverlust mit sich.

Der kann sehr gering und für das menschliche Ohr praktisch nicht mehr wahrnehmbar sein wie bei hervorragenden Verstärkern, hochwertigen Tonbandmaschinen professioneller Qualität oder hochgezüchteten Rundfunkempfangsteilen. Der Informationsverlust kann andererseits ganz beträchtlich sein, nämlich bei mediokren Lautsprechern und Kopfhörern, billigen Plattenspieler-Laufwerken und Cassetten- Recordern, schlechten Antennen und Tonabnehmern.
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Ein paar "polemische" Bemerkungen zum Tonabnehmersystem

Dr. Oskar Heil, der Entwickler des „air-motion transformer"- Wandlersystems für Lautsprecher, hat meiner Meinung nach das Problem präzise formuliert, als er in seinem „KlangBild"-Interview vom Dezember 1976 erklärte, man müßte den Begriff "High Fidelity" durch die Wendung "Right Fidelity" ersetzen und von den Übertragungsgliedern einer HiFi-Anlage eine Klangtreue verlangen, jenseits derer das menschliche Gehör keine Verfälschungen des Originalsignals mehr erkennt.

Darum seien zum Thema Tonabnehmersystem vorweg einige polemische Bemerkungen gestattet.
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  • 1. Es gibt bei Tonabnehmern weder ein absolut gültiges Wandlerprinzip noch die zweifelsfreie Klangneutralität, von der in manchen Testberichten die Rede ist. Oft sind die Unterschiede sogar kraß und genau wie bei Lautsprechern so auffällig, daß sie auch derjenige bemerkt, der vom „Dampfradio" zu seiner ersten HiFi-Anlage wechselt und sich über die verschiedenen Geräte informiert.
  • 2. Wer sein Gehör nach einiger Zeit geschult hat und sich die Zeit für ausführliche Vergleiche von Tonabnehmern nimmt, der wird selbst unter Systemen der Spitzenklasse noch feine Unterschiede wahrnehmen.
    Ehrliche Hersteller geben im übrigen zu, daß zwischen Tonabnehmer-Exemplaren derselben Modell-Serie klanglich noch gewisse Unterschiede bestehen können, weil gewisse Fertigungstoleranzen nie hundertprozentig auszuschließen sind. Das gilt sowohl für die Geometrie des inneren Aufbaus als auch für die Positionierung des Abtastdiamanten und die Sauberkeit von dessen Schliff - ein Problem, auf das wir in zwei Monaten an dieser Stelle noch ausführlich zurückkommen werden.
  • 3. Der Konsument macht beim Erwerb eines Tonabnehmers leider noch allzu häufig Kompromisse und entschuldigt sich selber oft mit der stereotypen Behauptung: „Den Unterschied höre ich doch nicht mehr!" Der imagebewußte Fachhändler könnte ihm mühelos die Unterschiede vorführen, sieht aber nicht unbedingt den Erfolg seiner Bemühungen.
    Denn der Kunde glaubt womöglich, er wolle ihm mit dem besseren und in der Regel etwas teureren Tonabnehmer, der nicht serienmäßig in den Plattenspieler seiner Wahl eingebaut ist, nur mehr Geld aus der Tasche ziehen. Daß man vor allem bei Lautsprecher und Tonabnehmer nicht geizen sollte, versteht der „Laie" erst dann, wenn er bei Bekannten oder Freunden eine preislich kaum teurere, aber qualitativ besser ausgewählte Anlage hört.
  • 4. Ein gutes Tonabnehmersystem wertet buchstäblich jede HiFi-Anlage auf, vorausgesetzt, es eignet sich für den betreffenden Tonarm und man besitzt halbwegs passable Lautsprecher die die größere Klangtreue auch zur Geltung kommen lassen. Größere Informationsverluste, die schon beim Tonabnehmer entstehen (verschwommenes Klangbild, Verzerrungen in den Höhen, wenig präzise Definition aller abgetasteten Signale, allzu „weiche" Bässe etc.), lassen sich auch durch das aufwendigste Klangregelnetzwerk nicht mehr korrigieren oder kompensieren.
    Der Tonabnehmer ist in Verbindung mit dem Tonarm (und in gewissem Maße auch zusammen mit dem Laufwerk) eine „Steuereinheit", und der Vorverstärker-Teil des Receivers hat prinzipiell nur die Aufgabe, das vom Tonabnehmer gelieferte Signal auf einen von der Endstufe nochmals zu verstärkenden Nutzpegel zu bringen. Wenn man einen guten Plattenspieler kauft, ist es völlig unsinnig, am Tonabnehmer zu sparen.
    Denn zum einen wird ein Spitzensystem beim Wandlerprozeß weniger Informationsverlust aufweisen, und was in der Praxis mindestens ebenso wichtig ist: die teure Plattensammlung weit besser schonen.

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TONABNEHMERSYSTEME:
IM WAHRSTEN SINNE DES WORTES SRTZENTECHNIK

Bild: Das von "Online Research" in Japan entwickelte Tonabnehmer- system Ultimo DV38/20B gehört zu dem halben Dutzend klanglich absolut überragender Abtaster, die derzeit angeboten werden. - Durchsichtigkeit des Klangbilds und räumliches Auflösungsvermögen, extrem hoher Rauschabstand und präzises Impulsverhalten (Berylliumnadelträger!) sind frappierend. Durch die neuerdings in Tonabnehmern der Spitzenklasse verwendeten Nadelträgerröhrchen aus dem extrem harten Beryllium verbesserte man die Anstiegszeit beim Einschwingvorgang um Millisekunden. (Vertrieb damals: Dittmann)

Das Problem des Tonarms haben wir in der März- Ausgabe von „KlangBild" deswegen so ausführlich besprochen (diese März/1977 Ausgabe ist leider absolut unleserlich, da hatte die Feuchtigkeit ganze Arbeit geleistet), weil selbst unter Audiophilen noch manchmal die irrige Meinung herrscht, man brauche nur den „besten" Tonarm mit dem „besten" System auszurüsten und habe dann optimale Wiedergabequalität erzielt. Leider gibt es weder einen „Durchschnitts-" noch einen „Universal-Tonarm". Die richtige Kombination ist entscheidend.

Einen Tonabnehmer mit extrem hoher Nadelnachgiebigkeit in einen schwerfälligen Arm einzubauen oder einen ultraleichten Arm mit einem dynamischen Abtaster geringer Nadelnachgiebigkeit auszurüsten ist gleichermaßen unsinnig. Im ersten Fall werden rasch kräftige Verzerrungen in den Höhen auftreten und die Gummilagerung das Nadelträgers ausgeleiert sein, im zweiten wird die Baßwiedergabe bis zur „Höflichkeit" schwach klingen und das System nicht seine Qualitäten entfalten können.

Das Ohr nimmt solche Unterschiede sehr wohl wahr. Wenn ein Lautsprecher „flach" und langweilig klingt, kann es daran liegen, daß der Tonabnehmer selbst keine größere Dynamik besitzt. Der gehörmäßige Vergleich diverser Kombinationen bleibt darum die letzte Instanz zur Beurteilung der Klangqualität.

Meßtechnische Kriterien

Natürlich gibt es auch eine ganze Reihe meßtechnischer Kriterien, die das Abtastsystem unbedingt erfüllen muß. Die wichtigsten seien hier kurz erläutert.
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Der Übertragungsbereich zeigt an, ob wir es mit einem Stereo- oder einem quadrotüchtigen System zu tun haben. Er reicht bei Stereo-Abtastern - mit gewissen Frequenzgangabweichungen - vom subsonischen Bereich bis mindestens 20kHz, beim Quadro-System bis zu 50 oder 70 kHz, weil bei Quadro-Schallplatten auch die Trägerfrequenz für die rückwärtigen Kanäle abgetastet werden muß.

Auflagedruck, Übertragungsfaktor und Frequenzbereich

Bild: Grafischer Aufriß des dynamischen Tonabnehmers Ortofon MC 20: Diamant und Nadelträger aus Beryllium sind fest mit den Spulen verbunden, man kann also - anders als bei Systemen nach dem Prinzip des bewegten Magneten - den Austausch des Nadelträgers nicht selber vornehmen. Die Spulen bewegen sich in einem relativ starken und gleichmäßigen Magnetfeld, sobald die Nadel durch Modulationen der Rille ausgelenkt wird. Während dieses Vorgangs wird in den Spulen eine tonfrequente Spannung indiziert (Abb. oben). - Die untere Abbildung zeigt die Lagerung des Nadelträgers, der in seiner Bewegung mehrfach „intern bedampft" ist, und zwar durch drei Gummimaterialien unterschied- licher Elastizität. - Der Gummiring, der das Nadelträgerröhrchen umschließt, bestimmt die Rückstellkraft der Nadel, die „compliance" oder Nadel- nachgiebigkeit. - Die übrigen Gummimaterialien, dahinter als kleine Kreise dargestellt, sorgen für die Bedämpfung der Höhenresonanzen und einen glatten Frequenzverlauf auch über 10kHz, der für die SL 20-Serie von Ortofon charakteristisch ist. (Vertrieb damals : Bolex)

Alle derzeit erhältlichen Quadro-Systems sind auch für Stereo-Wiedergabe geeignet. Im übrigen haben Shibata- oder shibata-ähnlicher Schliff des Abtastdiamanten den Vorzug, den feinsten Rillenmodulationen besser folgen und damit das Klangbild besser durchzeichnen zu können. Ein Problem ist der verminderte Rauschabstand, wenn die Diamantspitze in den Rillengrund der Platte eintauchte, aber darüber später ausführlicher.

Der Wert für den Übertragungsfaktor, die in Millivoltsekunden pro Zentimeter bei 1 kHz gemessene Siynalspannung, besagt, populär gesprochen, wie laut oder leise derTonabnehmer ist, oder, korrek"ter" ?? formuliert, wie groß die in den Spule induzierte Spannung bei einer bestimmten Schnelleauslenkung ist.

Der Übertragungsfaktor besagt nichts über die Wiedergabeyute des Systems. Bei Abtastern, die nach dem Prinzip des „bewegten Magneten" arbeiten, ist er so hoch daß man die Phonokabel des Plattenspielers direkt an die Phono-Eingänge des Verstärkers anschließen kann.

Gewollte und unerwünschte Verzerrungen

Verzerrungen bedeuten, daß der Frequenzgang beim Abtastvorgang in bestimmten Bereichen abgesenkt oder überhöht ist, was sich zumal im wesentlichen Frequenzspektrum von 200 Hz bis 6kHz gehörmäßig stärker auswirken kann. Überhöhungen im Hochtonbereich ab 10kHz können sich als „helleres" oder etwas „zischiges" und unnatürlich präzises oder gar aggressives Klangbild bemerkbar machen, weil die höheren Harmonischen dann zu stark angehoben sind.

Ein „dunkleres", nicht so breitbandiges und natürliches Klangbild ergibt sich, wenn der Frequenzgang ab 10kHz über ettliche dB abfällt.

Ein glatter Wiedergabefrequenzgang ist eines der wichtigsten Anliegen jedes Tonabnehmer-Herstellers. Gleichzeitig mit dem Frequenzgang mißt man auch das Übersprechen der beiden Stereokanäle aufeinander oder, positiv ausgedrückt, die Kanaltrennung. Werte von besser als 25dB im mittleren Frequenzbereich um die 1000Hz herum sind wünschenswert, zu höheren und tieferen Frequenzen hin wird die Übersprechdämpfung nie ganz so gut sein. Gute Tonabnehmer haben aber auch über 12kHz immer noch eine Kanaltrennung von besser als 15dB.

Unerwünschte Summen- und Differenztöne

Der in Prozent gemessene Intermodulationsfaktor ist ein Wert für die nichtlinearen Verzerrungen, also unerwünschte Summen- und Differenztöne, die während des Abtastvorgangs gebildet werden. Die IM-Verzerrungen sind um so größer, je höher bei der Abtastnadel die Abweichungen vom genormten vertikalen Spurwinkel (heutige Norm: 20°) sind. Wieweit in der Praxis die IM-Verzerrungen das Klangbild hörbar verschlechtern, ist noch nicht so detailliert untersucht worden, daß man darüber definitive Aussagen machen könnte.

Prinzipiell herrscht die Meinung vor, ein jeweils höherer IM-Faktor weise auf ein stärker verschleiertes Klangbild hin, während der sehr niedrige IM-Faktor auf ein sehr sauberes Klangbild bei der Wiedergabe schließen lasse.

Die Abtastfähigkeit

Andere Faktoren spielen da aber eine genauso wichtige Rolle. Zwei davon sind die Abtastfähigkeit im Baß und die in den Höhen. Die erstere ist abhängig vom verwendeten Tonarm und von der Rückstellkraft des Gummirings, in den das Nadelträger-Röhrchen eingebettet ist; für die zweite ist der jeweils nötige Auflagedruck entscheidend.

Die Nadelnachgiebigkeit

Bild: Die Abtastung von CD-4- Ouadro-Schallplatten stellt hohe spezifische Anforderungen an das Tonabnehmersystem. Bei diesem Diskret-Verfahren werden auf zwei Rillenflanken vier Tonkanäle eingeschnitten: Differenzsignale werden auf eine Trägerfrequenz von 30 kHz bei einem Hub von +15 -10 kHz aufmoduliert. Das CD-4-tüchtige Tonabnehmersystem Super M422 von Philips hat einen extrem breiten Übertragungsbereich bis 45kHz und hohe Abtastfähigkeit. Die feinen CD-4-Rillen werden durch den speziellen Diamant-Schliff und geringe Auflagekraft geschont. Das Super M422 braucht kein Spezial-Anschlußkabel und ist kompatibel für Stereo, SQ und CD-4. (Philips, 2000 Hamburg)

Nun gibt es Systeme mit hoher Nadelnachgiebigkeit (der komplementäre Begriff zur Rückstellkraft des Gummis), die Baßamplituden von 100 Mikrometer in der Rille schon bei einem Auflagedruck vor 1 Pond verzerrungsfrei abtasten, während sie für die saubere Höhenabtastung vielleicht 1,8 Pond benötigen.

In einem solchen Fall wurde bei der Entwicklung des Systems für die Nadelnachgiebigkeit ein unsinnig hoher Wert gewählt. Denn in der Praxis muß man wegen der einwandfreien Höhenabtastung in jedem Fall den höheren Auflagedruck einstellen, was wiederum zum „Ausleiern" des Gummiröhrchens führen kann.

Schlimmstenfalls taucht sogar das ganze Nadelträgerröhrchen in die Rille ein, und der Systemkörper insgesaml schleift über die - ja niemals absolut unverwellte - Plattenoberfläche. Die mechanische Stabilität eines solchen Systems ist mangelhaft.

Hohe Nadelnachgiebigkeit kann überhaupt zu beträchtlichen Problemen führen, wenn die sich bewegende Masse des Tonarms und damit die trotz dynamischem Ausbalancieren vorhandene Trägheit den Nädelträger stark beansprucht.

Noch vor einigen Jahren suggerierte die Werbung dem Konsumenten, möglichst niedriges Auflagegewicht sei ideal und man könne bestimmte Tonabnehmer mit 0,4 bis 0,8 Pond fahren. An welchem Tonarm und bei wie auch immer gearteter Welligkeit der Schallplatte, sagte man nicht.

Es gibt tatsächlich Tonarme wie den von Transcriptors gebauten Vestigal-Arm, an dem man Systeme wie das ADC XLM oder das Ortofon M15E Super mit extrem geringem Auflagedruck von 0,4 Pond fahren kann und sollte, aber der ist auch der einzige mir bekannte, bei dem das möglich ist.
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Außerdem muß dort das Laufwerk absolut erschütterungsfrei aufgestellt sein. Das ist aber nicht die Regel.
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Folgen der Verwellung (Höhenschlag oder Exzentrizität)

Mechanische Stabilität des Abtasters und eine gewisse Steifigkeit von Nadelträger und Gummiröhrchen sind aus praktischen Erwägungen unbedingt nötig.

Erstens hat man es bei den im Handel erhältlichen Schallplatten kaum jemals mit Fxemplaren zu tun, die keinerlei Höhenschlag oder Exzentrizität aufweisen.

Der Plattenspieler wird auch so gut wie nie auf einem erschütterungsfreien Schwingtisch, sondern auf einem Möbel im eigenen Wohnzimmer stehen.

Jede Erschütterung, jeder Höhenschlag (Verwellung) und jede Exzentrizität auf der Platte führen dabei dazu, daß sich der Diamant nicht mehr sauber in seiner Rille bewegt.

Wie man in mikroskopischen Untersuchungen festgestellt hat, ist die infolge der Reibung zwischen Diamant und Rille auftretende Wärmeentwicklung so qroß, daß das PVC-Material selbst bei den heute üblichen Auflagedrücken von 1 bis 3 Pond bis an die Grenze der plastischen Deformation belastet wird.

Bei Verwellungen kann die Nadel aus der Rille geschleudert werden, und selbst wenn das nicht eintritt, ändert sich doch bei Welligkeit der Druck nicht unerheblich (er beträgt mehrere Tonnen pro Quadratzentimeter!).

Wenn "weniger" nicht = "besser" ist

Überhaupt ist zu geringe Auflagedruck im Gegensatz zur landläufigen Meinung für die Platte schädlicher als etwas höheres Auflagegewicht.

  • Anmerkung : Hier wird der Auflagedruck mit dem Auflagegewicht gleichgesetzt, unglücklich.


Man kann sich den Abtastvorgang ähnlich der rasenden Schußfahrt eines Bobs durch einen Eiskanal vorstellen, nur mit dem Unterschied, daß sich beim Plattenspieler nicht die Nadel durch die Rille bewegt, sondern die Nadel "steht" während sich die wenige Mikrometer breiten Rillen mit ihren beiden Flanken an dem Diamanten vorbei bewegen.

Bei zu geringem Auflagedruck schleudert der Diamant sozusagen in der Rille hin und her, und dadurch werden zuallererst die feinsten Modulationen der Höhhen verschliffen. Wenn man die Kombination von Tonarm und Tonabnehmer in sämtlichen Eigenschaften genau kennt, hält man sich beim Auflagegewicht an den höchsten vom Hersteller empfohlenen Wert.

Denn dann ist die Gefahr des raschen Verschleißes von Rille und Abtastdiamant kleiner, weil der Kontakt zwischen den beiden eher gewährleistet bleibt.

und jetzt ???? - wo ist die Folgeseite ?


Mühsam - hier der Text nachformuliert

Hier benötigt man mmenses Fachwissen dieser Technik, um aus diesen Brocken einen sinnhaften Text zu rekonstruieren.

Meßbar sind beim Tonabnehmer schließlich noch der Ausgangswiderstand und die Baßeigenresonaz in Verbindung mit dem jeweils verwendeten Tonarm und der Unterschied des Übertragungsmaßes zwischen den beiden Kanälen, die sogenannte Kanalgleichheit.

Für die letztere fordert DIN 45 500, daß die Abweichungen maximal 2dB betragen dürfen. Unterschiede bei der Ausgangsspannung von weniger als 2dB sind mit dem Ohr so gut wie nicht mehr wahrnehmbar.

In der Regel bringen die Lautsprecher und ihre Aufstellung im Raum jene stärkeren Pegelunterschiede mit sich, die man mit dem Balance-Regler dann ausgleichen muß.

Der empfohlene Abschlußwiderstand für fast alle Tonabnemer beträgt 47 bis 50kOhm und ist so gelegt, daß dabei kein Frequenzgang-Abfall und keine Unlinearitäten befürchtet werden müssen.

.Bezüglich des Problems der Baßeigenresonanzen
verwiesen wir auf die letze Ausgabe. Damit sind die Meßtechniker leider am Ende ihrer Kunst.

Untersuchungen über Plattenverschleiß und die Kompatibilität bestimmter Tonabnehmer und Tonarme liest man leider so gut wie nie in der einschlägigen Fachpresse.

Im übrigen beinhalten die meßtechnisch ermittelten Werte bislang nicht die volle Wahrheit über die tatsächliche Klangtreue und die Wiedergabegüte des Abtaststems.

Denn zwei wichtige Faktoren, die auf den Klang dieser Systeme schließen lassen werden durch unsere Geräte und Meßvorschriften und Apparaturen noch nicht ermittelt.

Anstatt die Transienten-Informationen mit Hilfe von komplexen Impulsgeschehen zu untersuchen, was eine Aussage über das Einschwingverhalten, die Impulstreue und die exakte Verarbeitung des Musikmaterials ermöglichen würde, arbeitet man leider immer noch mit konstanten Sinustönen.

Musik besteht aber nicht aus Sinustönen, sie ist ein sich ständig in der Dynamik und den Frequenzen änderndes Gemisch von impulsartigen Signalen.
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Erst wenn man Meßapparaturen entwickelt hätte, die sämtliche
während des komplexen Schwingungsvorgangs vorkommende Abweichungen des Original-Signals herausfinden könnten, müßte  man nicht mehr das Ohr zur klanglichen Beurteilung von elektroakustischen Wandlern wie Lautsprechern und Tonabnehmern zu Hilfe nehmen.

Erst dann wäre eine einwandfreie meßtechnische Beurteilung möglich. Solange das nicht der Fall ist, muß man ausführliche Hörvergleiche anstellen. Und das von Exemplar zu Exemplar!

Gemessen wird auch nicht das räumliche Auflösungsvermögen, also die Fähigkeit des Tonabnehmers, die Tiefe und Breite der Originalaufzeichnung zu reproduzieren und alle aufgezeichneten Instrumente und Stimmen so voneinander zu trennen, daß sie in ihrer vollen Natürlichkeit wie im Konzertsaal plastisch vor dem Zuhörer stehen.

Auch in diesem Punkt unterscheiden sich Abtastsysteme zuweilen nicht unbeträchtlich voneinander. Vermutlich ist das jeweils sauberere, durchsichtigere und räumlicher wirkende Klangbild auch eine Konsequenz des insgesamt "exakteren" (??) Einschwingverhaltes, des Rauschabstandes und der mechanisch präzisen Fertigung von Tonabnehmern.

Hier wird derzeit, ähnlich wie bei den Lautsprechern, noch Grundlagenforschung betrieben.

Über die verschiedenen Wandlersysteme, klangliche und praktische Aspekte des Tonabnehmers informiert ein Fortsetzungsbeitrag im nächsten Heft.

Franz Schöler im Frühjahr 1977
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