.

von H.- J. HAASE - im Frühjahr 1974

Von allen Systemen sind vollkompatible Schallplatten zu erwarten, die sich ohne wesentliche Qualitätseinbußen auch mit Stereo - gegebenenfalls auch Mono-Apparaturen abspielen lassen.

Beim CD-4-Verfahren wird jedoch - im Gegensatz zu den beiden anderen Quadro-Systemen - ein Übertragungsbereich bis etwa 50kHz verwendet. Das bedeutet, daß die bisher auf dem Markt befindlichen Stereo-Tonabnehmer, wegen ihres höchstens bis 20 kHz reichenden Übertragungsbereiches, zwar SQ- beziehungsweise QS-Platten vollwertig abtasten können, aber nicht in der Lage sind, die vier einzelnen Kanalinformationen aus der CD-4-Platte über eine Quadro-Anlage mit normalen oder gewöhnlichen CD-4- "Decoder" wiederzugeben.

• 1. Da wegen der Forderung nach geringen bewegten Massen die Abmessungen und damit die Windungszahlen der bewegten Spulen trotz äußerst geringen Drahtdurchmessers nur gering sein können, ist die in ihnen induzierte Spannung sehr gering (einige micro Volt). Daher wird ein magnetisch gut abgeschirmter, hochübersetzender Übertrager erforderlich, wenn man auf den bei Magnetsystemen üblichen Übertragungsfaktor von etwa 1 mVs/cm kommen will, um die Phono-Magnet-eingänge der üblichen Wiedergabeverstärker voll aussteuern zu können.
• 2. Aus konstruktiven Gründen ist es nicht möglich, die Abtastnadel nur durch Herausziehen eines Einschubes auszuwechseln, da der Nadelträger starr mit der Spulenanordnung verbunden ist. Nadelwechsel im Tonabnehmer erfordert hier das Einsenden des Abtasters an das Lieferwerk (gegebenenfalls an die Werks-Vertretung).

.

• Anmerkung : Wir sind noch im Jahr 1974 !! - Beides wurde wenige Jahre später vom Wettbewerb gelöst. Der Vor-Vorverstärker hatte deutlich bessere Eigenschaften als die Ortofon-Übertrager und der auswechselbare Nadelträger war auch kein Geheimnis mehr.

.

Im Hinblick auf die CD-4-Technik hat das zweite Problem mit seinen Konstruktionseigenarten wesentlich zur gewünschten Erweiterung des Übertragungsbereiches der Abtastung bis 50kHz beigetragen, und zwar aus folgenden Gründen:

Durch einen gelungenen Kompromiß zwischen mechanischer Stabilität und bewegter Masse konnte beim Quadro-Tonabnehmer „SL15Q" die auf die Nadelspitze bezogene effektive Schwingmasse auf 0,0007g reduziert werden.

Ein derart geringer Wert ist erforderlich, wenn man die Ausbildung von mechanischen Resonanzen bei der Schallplattenabtastung verhindern will, weil sich aus Plattenelastizität und effektiver Schwingmasse des Abtasters bei entsprechender Anregung im oberen Übertragungsbereich mehr oder weniger stark bedämpfte Resonanzüberhöhungen ausbilden, die bei den zur Zeit handelsüblichen Schallplatten und HiFi-Tonabnehmersystemen etwa im Bereich von 14 bis 20kHz zu finden sind [5].

Das System hat ferner infolge der geringen Windungszahl auch nur eine geringe Quellenimpedanz, das heißt, trotz des angeschlossenen Übertragers wird das System praktisch im Leerlauf betrieben - Spannungsanpassung -, wobei die Kapazität (also die Länge der angeschlossenen Leitung bis zum Übertrager) relativ uninteressant ist.

Elektrische Resonanzen können sich auch nicht bis 50kHz ausbilden, wie das beim Magnetsystem je nach Qualität und Länge des angeschlossenen Kabels schon ab etwa 16 ... 20kHz möglich ist.

Wegen der außerordentlich kurzen Wellenlängen der auf den Rillenflanken aufgezeichneten Modulationsprodukte im Bereich um 30kHz ist der normale kegelförmig oder biradial verrundete Abtaststift zur Abtastung von CD-4 Platten wegen des hohen spezifischen Flächendrucks an der Kontaktstelle Nadel-Rille nicht geeignet.

Ortofon benutzt deswegen die bi-elliptisch geschliffene Shibata-Abtastnadel [6]. Den wesentlichen Unterschied zwischen der elliptisch und bi-elliptisch verrundeten Abtastnadelspitze zeigt Bild 3.

Während die Flächen A beider Nadelquerschnitte zwischen den beiden Berührungspunkten an den Rillenflanken L und R infolge gleicher Begrenzungsradien etwa gleich groß sind, ist die bi-elliptische Nadel auch im Bereich des Nadel-Rillenkontaktes - in der Projektion gesehen - nicht mehr kreisförmig, sondern elliptisch verrundet, wodurch sich der Berührungspunkt an der Rillenflanke entsprechend vergrößert, der Flächendruck und damit die Abnutzung also reduziert.

Die technischen Daten des „SL15Q" gehen aus Tab. I hervor.

.

• Ausgangsspannung bei 1kHz, 8cm/s, im Leerlauf gemessen: 130uV = 0,016mVs/cm.
• Mit dem Übertrager „STM-72" (die Sekundärseite mit 47kOhm abgeschlossen): 12mV = l,5mVs/cm.

Das ist ein Übertragungsfaktor, der etwa 3dB über den zur Zeit bekannten Werten von Magnetsystemen liegt. Der demnach etwa 1:100 übersetzende Übertrager soll nach Werkanweisung von Ortofon bei der Abtastung von CD-4 Schallplatten auf der Sekundärseite mit 100kOhm abgeschlossen werden.

Das ist bei vorhandenen Anlagen schwer zu realisieren, da die Phono- Magneteingänge in den Wiedergabeverstärkern meistens einen Eingangswiderstand von 47kOhm haben. Die Zuleitung zum Verstärker soll ferner möglichst kurz sein (C ~ 100pF). Die Abweichung beider Kanäle ist bei 1 kHz < 1dB.

Vergleichende Darstellungen in einem Oszillogramm mit schnellerer Zeitablenkung zeigten eine Resonanzfrequenz von etwa 30kHz. Die später beschriebenen Frequenzgangmessungen bestätigten dieses Testergebnis.

Mit dem Teil 2 der Testplatte TTR103 von Shure wurde die Spurführung für laterale Auslenkungen bei einer Tonarm-Auflagekraft von 1p mit den einander überlagerten Testfrequenzen 1 und 1,5kHz oszillografisch nochmals kontrolliert (Bild 7).

Bild 7a zeigt die von beiden Systemen gleich gut abgetastete Kurvenform des Testsignals mit der Spitzenschnelle 15cm/s. Während der „M15E-Super" die Spurführung - in diesem allerdings nicht so schwierigen Frequenzbereich - auch bei 25cm/s noch behielt (s. Bild 7b),

war sie beim „SL15Q" doch schon deutlich erkennbar beeinträchtigt (Bild 7c).

Das Band 7 (31,5cm/s) konnten beide Systeme nicht mehr abtasten.

.

.

Die Pegelstreifen lassen erkennen, daß sich das Stereo-System „M15E-Super" durch seinen breiten Übertragungsbereich und weitgehend linearen Frequenzgang zur Abtastung von SQ-Platten sehr gut eignet.

Der Frequenzgang des „SL15Q" fällt unterhalb 1kHz zu den Tiefen hin gleichmäßig um etwa 5 dB ab; oberhalb 1kHz steigt er ab etwa 4kHz relativ stark an, bis sich die Ausgangsspannung bei 20kHz - bezogen auf 1kHz um 10dB erhöht hat.

Bei einer höherfrequenten Anregung wird sich diese Erhöhung vermutlich etwas steilflankiger wieder abbauen. Durch Widerstandsbedämpfung der Sekundärseite des Übertragers ließ sich diese Überhöhung nicht wesentlich reduzieren, so daß angenommen werden kann, daß sie aus einer mechanischen Resonanz herrührte, deren Resonanzlage durch die Plattenelastizität bestimmt wurde.

Da vermutet wurde, daß der aus den Bildern 8 und 10 erkennbare unterschiedliche Höhenanstieg - der mit der Meßplatte QR2010 oberhalb 10kHz maximal nur etwa 4dB erreichte - durch die unterschiedliche Plattenelastizität bedingt war, wurden weitere Messungen durchgeführt.

Unter anderem wurde versucht, die bisher benutzten Stereo-Meßschallplatten mit der Drehzahl 78 statt 33U/min anzutreiben, um sie so für eine Bewertung von Tonabnehmern mit erweitertem Übertragungsbereich verwenden zu können. (Ende von Teil 1)

Unmittelbar nach dem Pegelton 2,34 • 1kHz = 2,34kHz beginnt die Abtastung bei 74Hz, der Pegelsprung liegt bei 2,34 kHz. Bei gleitenden Frequenzübergängen liegt die höchste Abtastfrequenz nun bei 46,8kHz.

Offensichtlich ist der Quadro-Tonabnehmer „SL15Q" in der Lage, diese höchste Frequenz mit der sich dabei ergebenden Schnelle von 18,2cm/s einwandfrei abzutasten, was der Stereo-Abtaster „M15E-Super" nicht leistete.

Die wechselweise Anregung der Kanäle mit der DIN-Meßplatte, Seite 2, Teil 3, war besonders aufschlußreich. Aus den Meßresultaten mit erhöhter Abspielgeschwindigkeit ließen sich frequenzgenau die Abweichungen der Frequenzgänge der beiden Kanäle und das frequenzabhängige Übersprechen im Höhen- und Tiefenbereich feststellen.

.

.

lassen sich die im Abtastvorgang entstandenen nichtlinearen Verzerrungen im mittleren Frequenzbereich in Abhängigkeit vom Pegel zahlenmäßig erfassen (s. Bild 17).

Die FIM-Verzerrungen des „SL15Q" als Funktion des Pegels zeigt Bild 18. Bei diesen beiden Messungen wurde der Übertrager „STM-72" in die Messung mit einbezogen und auf einen der handelsüblichen separaten zweistufigen Transistor-Entzerrervorverstärker verzichtet, da dieser schon bei mittleren und hohen Aussteuerungen einen erheblichen Eigenklirrfaktor hat. Die hier nicht vorhandene Schneidkennlinienentzerrung stört die Meßwertbildung nur unwesentlich.

Beide Abtaster waren im Trackability-Test gleich gut fähig, das Testsignal (400 + 4000)Hz der Schnelle 15cm/s in der lateralen Auslenkrichtung störungsfrei abzutasten (Bild 19a); den Pegelsprung auf 24cm/s konnte der „M15E-Super" gerade noch schaffen (Bild 19b), nicht mehr der Quadro-Tonabnehmer „SL15Q" (Fig. 19c). Obwohl das (400 + 4000)Hz Signal die Tonabnehmersysteme kritischer prüft als das (1 + l,5)kHz-Signal, stimmt das Testergebnis hier mit dem Ergebnis nach Bild 7 überein.

Der Verfasser hatte die Möglichkeit, in einem Schallplattenstudio unter optimalen Abhörbedingungen den Quadro-Tonabnehmer „SL15Q" vergleichsweise mit den „CD-4-tüchtigen" Abtastern „UV-15/2400Q" von Pickering und „MD-20X" von JVC akustisch zu kontrollieren.

Das Vorhaben, den Quadro-Tonabnehmer „SL15Q" akustisch zu testen, war nicht einfach. Es ergaben sich nämlich mit neuartigem Programmaterial in ungewohnter akustischer Umgebung neuartige akustische Eindrücke, so daß sich eine Abtasterbewertung lediglich auf den empfundenen Übertragungsbereich, vermeintliche Verzerrungen und ein Ortungsempfinden erstrecken konnte. Dabei leistete dem Verfasser ein Aufnahmeteam Hilfestellung.

Wie bei allen akustischen Tests, ließ sich auch hier wieder feststellen, daß ein Qualitätsurteil schwierig zu definieren ist und die Akzentuierung möglicher Gewichte - erstaunlicherweise gerade bei hörgeschulten Hörern - oft stark variiert.

Bei der Beschränkung auf einige wenige, aber kritische Passagen ließ sich nach Ablauf einer erheblichen „Einhörzeit" jedoch erkennen, daß der Quadro-Tonabnehmer „SL15Q" im Höhenbereich wegen seines brillanteren und gleichzeitig differenzierteren Klanges den wohl besten Eindruck hinterließ. Beim Abhören von SQ- und Stereo-Platten wurde diese Empfindung (mit „Stimmenmehrheit") bestätigt.

In diesem Zusammenhang darf auf ein Randergebnis der akustischen Tests hingewiesen werden. Bei allen Versuchen, CD-4 Platten stereophon oder monophon wiederzugeben, ließ sich - abgesehen von der Frage nach der künstlerischen Kompatibilität - eine unnatürliche, oft störende Halligkeit bei verminderter Durchsichtigkeit des Klangbildes feststellen. Besonders in der Betriebsstellung „Mono" war das Klangbild völlig unbefriedigend, weil der gesamte Raumanteil von einer „quasi"-punktförmigen Schallquelle abgestrahlt wurde [9].

Der neue Quadro-Tonabnehmer „SL15Q" arbeitet nach dem elektrodynamischen Prinzip (moving coil) und benötigt daher den nachgeschalteten, zusätzlichen Stereo-Übertrager „STM-72". Die Empfindlichkeit entspricht dann etwa dem eines Magnetsystems. Der „SL15Q" überträgt einen bis auf 50kHz erweiterten Frequenzbereich. Das Abtastverhalten (Trackability und Verzerrungen) kann unter den erhöhten Anforderungen der CD-4-Technik als hervorragend bezeichnet werden.

Übertragungsbereich und Übersprechdämpfung entsprechen den Forderungen der Entwickler des CD-4-Verfahrens. Vergleicht man jedoch die Meßergebnisse im üblichen Tonfrequenzbereich bis 20 kHz mit den Leistungen des Stereo-Magnetsystems „M15E-Super" von Ortofon, scheint es günstiger, zur Abtastung von Stereo- oder SQ-(QS)-Quadro-Platten den „M15" zu verwenden, da dieser nicht nur einen gleichmäßigeren Frequenzgang und geringere Abtastverzerrungen bei geringerer Tonarmauflagekraft hat, sondern auch ohne zusätzlichen Übertrager betrieben werden kann. Ein Nadelaustausch ist beim „SL15Q" nicht möglich.

• [1] Takahashi, N.: System zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von vier Signalkanälen auf/von einer Schallplatte. DAS 2 058 334 (1971)
• [2] Moortgat-Pick, W.: Quadrofonie, Experiment oder technischer Fortschritt ? Funkschau Bd. 45 (1973), Nr. 18, S. 697-700
• [3] Kühn, H.-R.: Quadrophonie - ein neues Musikerlebnis. FUNK-TECHNIK Bd. 27 (1972) Nr. 23, S. 859-863 u. Nr. 24, S. 899-900
• [4] Haase, H.-J.: Quadrophonie, eine neue Phonotechnik. Elektro-Börse (1972) Nr. 5, S. 271-273
• [5] Haase, H.-J.: Technische Probleme des Hi-Fi-Plattenspielers. FUNK-TECHNIK Bd. 18 (1963) Nr. 15, S. 531-533 u. Nr. 16, S. 564 bis 566
• [6] Kühne, F.: Die Shibata-Abtastnadel. Funkschau Bd. 43 (1971) Nr. 21, S. 695
• [7] Haase, H-J.: Testbericht: Hi-Fi-Stereo-Tonabnehmersystem „M15E-Super" FUNK-TECHNIK Bd. 28 (1973) Nr. 1, S. 21-23
• [8] Haase, H.-J.: Tonabnehmerprüfungen mit Rechtecksignalen. FUNK-TECHNIK Bd. 23 (1968) Nr. 20, S. 767-768
• [9] Harden, I.: Quadrophonie-Platten kritisch abgehört. Funkschau Bd. 45 (1973) Nr. 20, S. 774

.