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Peter Schüller vor dem Messpark
Peter Schüller hat über 30 Jahre das Messlabor von stereoplay und die letzten 20 Jahre auch das der Audio geleitet. Seit Mai 2016 unterstützt Peter das LowBeats Team (Foto: Schüller)

So macht LowBeats Tonabnehmer-Messungen

Peter Schüller ist einer der versiertesten Audio-Messexperten Deutschlands und verstärkt seit geraumer Zeit das LowBeats Team. Er macht all die ebenso komplexen wie aufwändigen Tonabnehmer-Messungen und erklärt in diesem Hintergrundbeitrag, wie und warum diese Messungen gemacht werden:

Analoge Schallwandler, also Komponenten, die elektrische Signale in mechanische Druckschwankungen umwandeln wie etwa Lautsprecher, oder auch wie Tonabnehmer, die – quasi umgekehrt – aus mechanisch eingeprägten Informationen der Schallplatte elektrische Schwingungen erzeugen – stellen die Messtechnik seit je her vor große Herausforderungen. Das gilt vor allem für Tonabnehmer-Messungen.

Hier gibt es keine Einsen oder Nullen, kein klares Ja oder Nein wie in der Digitaltechnik, sondern stets nur ein Mehr oder Weniger. Das macht die messtechnische Beurteilung analoger Gerätschaften so schwierig.

Auf analoge Plattenspieler und Tonabnehmer bezogen, fangen die Hürden der Tonabnehmer-Messungen schon bei den Mess-Schallplatten an: Keine ist wie die Andere! Besonders im Hochtonbereich mit Rillenauslenkungen im Nanometerbereich muss man größere Toleranzen akzeptieren.

Auch sind die Messungen deshalb so aufwändig, weil man die Werte der Tonabnehmer erst ermitteln kann, nachdem sie optimal justiert in einem passenden (!) Tonarm eingebaut wurden.

Schon kleinste Abweichungen des vertikalen Abtastwinkels (VTA) – zum Beispiel durch einen nicht ganz senkrecht eingeklebten Diamanten – führen zu deutlichen Asymmetrien im Übersprechverhalten. Das ließe sich durch leicht gekippten Einbau des Tonabnehmers sogar korrigieren, der Vergleichbarkeit wegen wird darauf im Test aber bewusst verzichtet.

Da auch der Tonarm beziehungsweise sein Gewicht eine wichtige Rolle spielt, gibt LowBeats stets auch Empfehlungen zur Tonarmklasse an: leicht, leicht bis mittelleicht, mittelschwer, mittelschwer bis schwer, schwer.

LowBeats Tonabnehmer-Messungen: Was sagen sie aus?

Aber was sagen nun die Tonabnehmer-Messungen aus? Was lässt sich zum Beispiel aus dem Diagramm „Frequenzgang & Übersprechen“ alles ablesen? Ideal wäre ein völlig ebener Frequenzgang, kombiniert mit ganz weit unten im Diagramm liegenden Übersprechanteilen. In diesem Fall wäre die Wiedergabe völlig ausgewogen und die Stereoperspektive optimal.

Die Praxis sieht leider etwas anders aus, denn Plattenspieler sind Resonanz- und Toleranz-behaftete Gebilde und auch die den Messungen zugrundeliegenden Messplatten unterscheiden sich mehr oder weniger.

Und dann wäre da noch die Tiefenresonanz. Aus der effektiven, an der Nadelspitze wirksamen Masse von Tonarm plus Tonabnehmer entsteht zusammen mit der Nachgiebigkeit (Compliance) der Nadelaufhängung ein Feder-Masse-System, dessen Resonanz im Bereich zwischen sieben und allerhöchstens 12 Hertz liegen sollte.

LowBeats Messung: Soundsmith Zephyr III Tiefenresonanz
MI-Tonabnehmer Soundsmith Zephyr III Tiefenresonanz (Messung: P. Schüller)

Gelingt es, die Tonarm-System-Resonanz in diesem Bereich zu halten, ist gewährleistet, dass der eigentliche Übertragungsbereich nicht oder nur kaum tangiert wird und dass Plattenwelligkeiten nicht zum starken „Pumpen“ der Tieftonmembranen der Lautsprecher führen.

Die wichtigste Messung: Frequenzgang & Übersprechen

Hier ist dargestellt, ob alle Töne vom tiefsten Bass bei 20 Hertz bis zu den höchsten, noch über 20 Kilohertz hinausreichenden Obertönen mit dem richtigen Pegel wiedergegeben werden. Dazu verwendetet LowBeats zunächst die Sinus-Gleitton-Aufzeichnungen der Stereo-Messschallplatten JVC TR 1007 Mk II.

LowBeats Messung: Soundsmith Zephyr III Frequenzgang + Übersprechen
Soundsmith Zephyr III Frequenzgang & Übersprechen. Sowohl Frequenzgang als auch Übersprechen sind hervorragend (Messung: P. Schüller)

Getrennte Aufzeichnungen für den linken und rechten Kanal erlauben, den Pegel (obere Kurven) und gleichzeitig im jeweils anderen Stereo-Kanal das Übersprechen (untere Kurven) zu messen – dargestellt in Blau (linker Kanal) und Rot (rechts).

Zudem ist erkennbar, ob beide Kanäle gleich laut wiedergegeben werden (Stereo Balance). Sie ist perfekt, wenn sich die obere rote und obere blaue Kurve nahezu decken. Gerade noch tolerabel wären Abweichungen bis maximal 2 Dezibel.

Das Übersprechen (untere Kurven im Diagramm) zeigt stets einen mehr oder weniger stark schwanken Verlauf über die Frequenz. Liegen die Kurven im mittleren Frequenzbereich zwischen 200 Hertz und 5 Kilohertz noch unter der -20dBr-Linie, ist das Übersprechverhalten schon wirklich gut, sehr gut wären Werte unter -25dBr. Liegen diese Kurven vom linken und rechten Kanal dicht beieinander, ist dies ein Zeichen hoher Fertigungsqualität.

LowBeats verwendet zur Frequenzgangmessung bei Tonabnehmer-Messungen neben der allgemein anerkannt guten JVC-Messplatte auch noch die QR 2010 von Brüel & Kjear, deren Gleitton-Sweep sogar bis 45 Kilohertz hinaufreicht.

Mess-Platte JVC
Das Cover der Mess-Platte JVC TR 1007 Mk II auf dem Teppich im LowBeats Analoglabor (Foto: P. Schüller)

Eigentlich wurde sie seinerzeit entwickelt, um Quadrophonie-taugliche Tonabnehmer zu testen, die nach dem CD-4-Verfahren in der Lage sein müssen, auch den Bereich über 20 Kilohertz möglichst ohne Pegelverlust abzutasten. Doch sie erlaubt auch sehr gut die Beurteilung des Übertragungsverhaltens im Hochtonbereich „normaler“ Tonabnehmer.

Doch schon die Frequenzgangmessung im linken Kanal (dargestellt als schwarze Kurve) unterscheidet sich oberhalb von 1 Kilohertz teilweise deutlich von der Messung mit der TR 1007 von JVC. Was ist denn nun richtig?

Unterschiede von JVC-Testschallplatte zu B+K im Hochton
Unterschiede von JVC-Testschallplatte zu B+K im Hochton (Messung: P. Schüller)

Der Unterschied ist zum einen den in der Analogtechnik üblichen Toleranzen geschuldet, zum anderen der mit unterschiedlicher Geschwindigkeit erfolgten Aufzeichnung. Denn Resonanzen wirken sich umso stärker aus, je länger sie angeregt werden.

Gut zu erkennen ist dieses Verhalten bei den ganz tiefen Frequenzen, wo sich die Tiefenresonanz im langsam laufenden Sweep der JVC-Messplatte schon bemerkbar macht, nicht aber mit der sich schnell ändernden Aufzeichnung der Bruel & Kjaer QR 2010.

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