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Wie Verzerrungen bei der Wiedergabe von Musik entstehen können
von Franz Schöler
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• Die Einführung / Einleitung (das ist Teil 1)
• Das (Platten-) Laufwerk (das ist Teil 2)
• Der Tonarm (das ist Teil 3)
• Der Tonabnehmer (das ist Teil 4)
• Der Verstärker (das ist Teil 5)
• Der Tuner (das ist Teil 6)
• Das Bandgerät - ist aber im Tonbandmuseum (Teil 7)
• Die Wandlersysteme / Lautsprecher (Teil 8)

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Die Aufgabe des Laufwerks eines Plattenspielers ist eigentlich sehr simpel: Es soll die auf dem Teller liegende Platte absolut erschütterungsfrei und mit der gewünschten Drehzahl pro Minute um ihre eigene Achse drehen. Absolute Erschütterungsfreiheit und jegliche Abwesenheit von Tonhöhenschwankungen sind aber nicht realisierbar.

Trotzdem lassen sich heute bei guten Laufwerken folgende vier Eigenschaften durchaus erzielen:

1. große Laufruhe (gleich geringes Eigenrumpeln),
2. guter Gleichlauf und damit minimale Tonhöhenschwankungen,
3. geringe Abweichung von der Nenndrehzahl, absolut betrachtet, und
4. hohe Konstanz der Umdrehungszahl über längere Zeit hinweg.

Laufwerk-Rumpel besser als -66 dB und Tonhöhenschwankungen, die geringer sind als ±0,08% (beides nach DIN B bewertet gemessen), sind für das Ohr nicht mehr hörbar. Diese Anforderungen erfüllen eine ganze Reihe von auf dem Markt befindlichen Laufwerken, bei den besten beträgt die Drehzahlabweichung nur mehr 0,1%, sind die Tonhöhenschwankungen geringer als ±0,03% und liegt der Rumpel mit besser als -70dB schon jenseits dessen, das man mit den zur Verfügung stehenden Platten ermitteln kann.

Wieso kann dann ein Laufwerk überhaupt noch eine Verfälschung des Klangs bewirken, wird sich der erstaunte Leser fragen. Denn das Laufwerk produziert ja keinen eigenen Klang, es sorgt nurdafür, daß sich die Platte richtig dreht, damit der Tonabnehmer das in der Rille gespeicherte Signal abtasten kann.

Der erste Grund dafür ist der, daß es unter praktischen Bedingungen keinen absolut erschütterungsfreien Plattenspieler gibt. Und der zweite der, daß das Tonabnehmersystem nun mal leider nicht zwischen dem Signal in der Plattenrille und den Vibrationen unterscheidet, die via Plattenteller die Schallplatte während des Abtastvorgangs erschüttern.

Rumpeltests unter Laborbedingungen sagen nichts Definitives über diese Resonanzfreiheit und damit die Klangqualität des Laufwerks in der tatsächlichen Praxis aus. Warum?

Weil das Laufwerk aus mindestens einem Dutzend Teilen besteht, die jedes für sich bei ihrer eigenen Resonanzfrequenz zur Vibration gebracht werden können. Da ist der Antriebsmotor, der in jedem Falle irgendwie vibriert - und seien diese Erschütterungen auch noch so gering wie bei den bestkonstruierten teuren Direktläufern.

Da sind weiter der Teller, die Matte, das Schwingchassis, die Zarge, die Haube, die Tonarmplatine, die Achse und ihr Lager, die Erschütterungen verursachen bzw. zur Eigenresonanz angeregt werden können.

Ob Riemen oder Reibrad, Transformator, Regelautomatik oder Füße zur Federung und damit Abschirmung gegen Trittschall - alle diese Teile führen möglicherweise zu Veränderungen des Signals, das derTon-abnehmer aus der Rille aufpickt, wenn sich die Rillenflanken entlang den Kontaktzonen des Abtastdiamanten bewegen.

Ein Plattenspieler-Entwickler seufzte einmal: „Gott sei Dank, daß die Schallplatte nicht vertikal abgespielt wird." Denn dann wäre die Energie, die durch Schalldruck im Raum und durch Erschütterungen der Unterlage während des Abspielens auf die Platte einwirkt, noch viel verheerender.

• Anmerkung : Also die optisch super tollen Plattenspieler, die man so wunderschön publikumswirksam an die Wand hängen konnte, waren der technologisch „absolute Schwachsinn".

Nachdem man die Regelelektronik heute schon so gut wie perfekt beherrscht, wird heute immer mehr Wert auf die spezifische Materialqualität und die mechanischen Eigenschaften der Bauteile eines Laufwerks gelegt. Man kann heute mit Riemenläufern ebenso gute Meßwerte erzielen wie mit direktgetriebenen Laufwerken.
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Ob allerdings das Laufwerk Klangverfälschungen einführt, liegt an ganz anderen Konstruktionsmerkmalen. Je stärker das Magnetfeld von Motor und Netztrafo und je schlechter es gegenüber dem Tonabnehmer abgeschirmt ist, um so größer sind die Klangverfälschungen.

Je exakt"er" (??) der Riemen geschliffen ist und einerseits ohne Schlupf wie andererseits ohne zu großen Druck zwischen Motor und Tellerrand den Plattenteller antreibt, um so weniger wird er Vibrationen erzeugen können. Jeder Knick im Gummiriemen führt zu Tonhöhenschwankungen, und seien sie noch so kurzfristig.

Und bei häufigem Umschalten von 33 auf 45 Umdrehungen wird der Riemen bei den meisten Konstruktionen gedehnt. Ob er über lange Zeit seine im Neuzustand gemessenen und begutachteten Eigenschaften behält, ist eine Frage der Konstruktion und der Materialqualität.

Wie exakt die Matte die Platte kontaktmäßig unterstützt und wie eben sie tatsächlich ist, gehört ebenfalls zu den Qualitätsmerkmalen eines Laufwerks, die man nicht mit elektronischen Apparaturen testen kann, die sich aber auf das am Ende wahrgenommene Klangbild auswirken.

Es spielt sogar eine große Rolle, ob die Langspielplatte wegen des zu kleinen Lochs in der Mitte festen Kontakt mit dem Stift in der Plattenteller-Achse hat und damit praktisch alle Erschütterungen des Laufwerks - vor allem in der horizontalen Richtung - mitmacht. Denn für Erschütterungen mechanischer oder akustischer Art, das muß man sich klarmachen, sind sämtliche Teile des Laufwerks anfällig.

Die Frage ist nur, wieweit Resonanzen durch Interaktion sich addieren, wieweit alle möglichen Erschütterungen konstruktiv bedämpft sind!

Eine massive Zarge ist prinzipiell weniger rasch zur Erschütterung zu bringen durch alle möglichen Vibrationen oder akustisches Feedback, und die Amplitude der Resonanz ist geringer. Ob sie gegen Trittschall oder alle über die Unterlage kommenden Vibrationen gut abgesichert ist, kann man leicht erkunden, indem man die Tonabnehmernadel auf eine stehende Platte absenkt und dann bei aufgedrehtem Lautstärkeregler leicht auf die Unterlage klopft.

(Vorsicht! Nicht zu große Lautstärke verwenden bei dieser 1-Hertz-Frequenz!) Wenn das Klopfgeräusch laut und vernehmlich aus dem Lautsprecher zurückkommt, erfüllen die Schockabsorberfüße nicht ihren Zweck und ist das Laufwerk stark störanfällig für die - unvermeidlichen! - vom Boden und durch die Luft kommenden tieffrequenten Vibrationen.

Ein leichter Plattenteller wird ebenfalls schneller zu Vibrationen und Eigenresonanz angeregt als ein massiver. Man kann auch das leicht überprüfen, indem man bei abgenommener Matte mit dem Fingernagel auf den Tellertippt. Einhohes „Ringing" verrät einen schlecht in sich gegen Resonanzen gedämpften Plattenteller.

Der Motor ist bei Riemenläufern vom Plattenteller einigermaßen durch den Riemen akustisch entkoppelt. Seine Vibrationen können sich aber via Chassis, auf dem Boden liegendes Phonokabel, Tonarm-Platine und Arm wiederum auf das Abtastsystem nachteilig auswirken.

Im Idealfall müssen alle Formen von mechanischen und akustischen Vibrationen bzw. Rückkopplungseffekten vom Abtastsystem ferngehalten werden, egal wie man das erzielt. Ein trägheitslos in der Luft hängendes Tonabnehmersystem ist nun mal unmöglich. Darum muß der Konstrukteur den jeweils optimalen Kompromiß zur Entkopplung der einzelnen Teile des Laufwerks suchen.

Die Haube darf die Zarge nicht zu starken Vibrationen anregen. Wenn die Tonabnehmerplatine in Verbindung mit dem Schwingchassis sehr weich gefedert ist und damit gegen Trittschall so gut wie ungedämpft ist, muß man den ganzen Plattenspieler womöglich auf einem in der Wand verdübelten Brett postieren. Und man muß den Plattenspieler möglichst so aufstellen, daß sich tieffrequenter, auch subsonischer und mit dem Ohr längst nicht mehr wahrnehmbarer Schall nicht übermäßig auf ihn auswirken kann.

Die verschiedenen Entwickler haben für all diese Probleme unterschiedliche, mehr oder weniger gute Lösungen gefunden. Darum können, populär gesprochen, Laufwerke unterschiedlich „klingen", weil das Maß an Vibrationen, die vom Tonabnehmer zusätzlich zum tonfrequenten Signal in der Rille mit aufgepickt werden, eben unterschiedlich ist. Die schlechtesten Plattenspieler sind die, bei denen bei höheren Lautstärken während des Abspielvorgangs hörbare Rückkopplungseffekte auftreten.

Die Qualität eines Laufwerks bestimmt aber auch die Exaktheit, mit der das Lager für den Schaft des Plattentellers und dieser Schaft selber konstruiert und gefertigt ist. Der Druck am Lagergrund beträgt immerhin je nach Masse des Tellers mehrere Tonnen pro Quadratmillimeter. Jede Unwucht der Achse und des Tellers führt zu Reibungsverlusten. Die Achse muß auf hundertstel, ja tausendstel Millimeter genau geführt werden, wenn nicht Reibungsverluste und Erschütterungen auftreten sollen. Nicht nur die sorgfältige Konstruktion, sondern auch die Fertigungsqualität in Serie spielt bei dem Massenprodukt Plattenspieler eine Rolle! Die Kraft des Motors muß auf die Masse des Plattentellers abgestimmt werden.

Durch massiveren Plattenteller werden Schlupf, Wow und Flutter geringer - vorausgesetzt der Motor ist stark und das Drehmoment hoch genug. Ein kräftiger Motor kann aber ein stärkeres Magnetfeld besitzen, was sich ungünstig auf den empfindlichen Tonabnehmer
- speziell dynamische, die extrem geringe Spannungen abgeben - auswirken kann. Die Konstruktion ist in jedem Fall eine Frage des optimalen Kompromisses. Die Langlebigkeit eines Laufwerks dagegen ist eine Frage der mechanischen Präzision, mit der das Lager, der Teller und alle sich bewegenden Teile gearbeitet sind.

Das Rumpelspektrum eines Laufwerks bleibt zwar absolut gesehen gleich, wirkt sich aber je nach verwendeter Tonarm/Tonabnehmer-Kombination unterschiedlich aus, wie durch Messungen bewiesen wurde. Die Spektralanalyse zeigt, daß Rumpel nicht nur im subsonischen Bereich, sondern auch im Audio-Bereich bis 1 kHz auftreten und das abgetastete Signal verändern kann. Auch das ist ein Grund dafür, warum Plattenspieler an sich und je nach Kombination von Tonarm und Tonabnehmern „anders klingen" können.

Oft sind es minimale Nuancen, bisweilen kann man diese Klangveränderungen bei schlechten Laufwerken schlicht als Verfärbung (distortion) bezeichnen. Dazu führen auch die hochfrequenten „Flutter"-Erscheinungen bei billigen und nicht gerade sorgfältig gefertigten Direktläufern, die so stark in Mode gekommen sind beim „Otto Normalverbraucher" unter den HiFi-Konsumenten.

Die Prinzipien von Reibradantrieb, Riemen- und Direktläufer wurden in dieser Zeitschrift schon mit genügender Ausführlichkeit dargestellt. Erwähnen möchte ich nur noch einmal, daß gut konstruierte riemengetriebene Laufwerke vielen teuren Direktläufern durchaus ebenbürtig sind, ja daß sich unter HiFi-Liebhabern in England und den USA wieder ein Trend zum „Riementriebler" bemerkbar macht. Denn die Gefahr tieffrequenten Rumpelns ist bei guter Konstruktion geringer, weil Motor und Plattenteller nicht wie beim Direktläufer eine Einheit bilden, sondern via Riemen voneinander entkoppelt sind.

Sicher geht der Trend insgesamt zum direktgetriebenen Laufwerk, und die jetzt noch so teure Regelelektronik wird so weit verbessert und dank Massenproduktion billiger werden, daß Unterschiede immer geringer in Erscheinung treten. Aber ein guter Riemenläufer tut derzeit allemal seine Dienste - und das meist zu geringerem Preis!

Es gibt in beiden Kategorien sehr hochwertige Laufwerke, und die Design-Philosophie ihrer Hersteller hat durchaus ihre Berechtigung durch das Endergebnis: Diese Laufwerke führen, weil sie von allen zentralen Überlegungen her gut konzipiert und dann auch serienmäßig gut gefertigt werden, so wenig Klangverfälschungen wie möglich ein.

(Ob der mitgelieferte Tonarm dem hohen Qualitätsstandard des Laufwerks entspricht, ist leider eine ganz andere Frage.)

Daß man sich für ein hochwertiges HiFi-Laufwerk entscheiden sollte, hat prinzipiell folgende Gründe:

• a) Die auf Studiobändern aufgezeichneten Aufnahmen sind ihrerseits mit Tonhöhenschwankungen in der Größenordnung von mindestens ± 0,06% behaftet, und die Flutter-Erscheinungen summieren sich bei Multiplayback und mehrfachen Überspielungen noch.
• b) Beim Schneiden der Platte treten nicht nur wiederum „Wow" und „Flutter" auf, hier wird auch unvermeidlich ein gewisser Rumpelanteil entstehen.
• c) Die tatsächlichen Plattenpressungen, die man dann im Laden kauft, sind selten absolut konzentrisch, und eine absolut ebene Platte, die keinerlei Verwellungen aufweist, wird man auch nicht immer finden. Die immer dünner werdenden Platten, die man aus Gründen der Materialersparnis herstellt, sind unter dem Gesichtspunkt der Zweckmäßigkeit und Klangqualität für den HiFi-Liebhaber ein technologischer Rückschritt. Die Abspielapparatur muß um so besser sein, um mit den Problemen exzentrischer und welliger Platten fertig zu werden.

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Um noch einmal ein kurzes Resüme dieser Überlegungen über die Qualität von Laufwerken zu geben: Jedes Ding kann zu Schwingungen und Eigenresonanzen angeregt werden, auch alle Bauteile eines Laufwerks. Diese Resonanzen korrespondieren miteinander, meistens leider kumulativ (sie addieren sich).

Es ist nötig, die Eigenresonanzen möglichst erst gar nicht auftreten zu lassen beziehungsweise sie optimal zu bedämpfen und die einzelnen Teile voneinander möglichst günstig zu „entkoppeln".

Resonanzen können nicht vollständig eliminiert werden, man kann ihre Amplitude konstruktiv aber so klein halten, daß sie sich nicht hörbar auf das vom Tonabnehmer abgetastete Signal auswirken. Bei der Kaufentscheidung sollte man nicht nur auf die Meßwerte für Rumpel und Tonhöhenschwankungen achten, sondern auch auf die mechanische Verarbeitung.

Es gibt riemengetriebene Plattenspieler um die 500 Mark, die den mehrere tausend Mark teuren quartzgesteuerten Direktläufern in punkto Klangqualität ebenbürtig sind. Eine Reihe der oben kurz skizzierten praktischen Tests bezüglich Bedämpfung und günstiger Entkopplung der einzelnen Bauteile eines Plattenspielers kann dem Käufer viel Geld ersparen.

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