Die Schallplatte, nicht nur schwarz …
In unserem Bericht “Die Schallplatte, nicht nur schwarz …” betrachten wir ein paar interessante Hintergründe rund um die schwarze Scheibe.
Ein paar Informationen zur Schallplatte1954 erblickte ich das Licht dieser Welt.
Und wer so wie ich in dieser Zeit geboren wurde, der ist vermutlich in einem Haushalt herangewachsen, in dem es ganz bestimmt auch einen Schallplattenspieler gab.
Ob es jetzt ein besonders gutes Teil war oder lediglich der Perpetuum-Ebner Plattenwechsler hinter einer großen Holzklappe – man hatte auf jeden Fall einen Plattenspieler. Je billiger das Teil war, umso gefahrloser konnte man die damals beliebten „klingenden Postkarten“ mit den „schönen Grüßen aus Hawaii“ (wo natürlich nie jemand wirklich gewesen ist) abspielen.
Was ich damit sagen will ist, dass es für unsere Generation die Schallplatte irgendwie schon immer gegeben hat und man gefühlt doch höchstens “im Mittelalter” so etwas noch nicht gehabt hat. Dass die Schallplatte in der Ausführung, wie wir sie heute immer noch kennen, gerade einmal zwei Jahre älter ist als ich, das kann ich immer noch schwer glauben.
Sicherlich gab es die Schallplatte auch schon vor 1952, nicht nur die 78-er Schellackplatte. Aber 1952 war das Jahr, in dem die vom Label Columbia vorgegebene Schneidekennlinie von der RIAA (Recording Industry Association of America) fixiert und allen anderen Plattenherstellern empfohlen wurde. Die International Federation of the Phonographic Industry (IFPI) übernahm diese Empfehlung und wir Deutschen legten das dann mit der DIN 45 541 als Norm fest.
All diese Maßnahmen konnten jedoch nicht verhindern, dass die Plattenproduzenten in einem gewissen Rahmen ihr eigenes Süppchen weiter kochten. Selbst die Schellackplatte wurde ja noch bis 1972 weiter produziert.
Was genau verbirgt sich aber nun hinter der Bezeichnung Schneidekennlinie?
Um dies zu erklären, müssen wir uns zwar nicht „ganz doof“ stellen und es geht auch nicht um die „Dampfmaschine“, aber ich will doch „etwas weiter vorne“ anfangen:
Das Grammophon
… funktionierte vollständig mechanisch – also eben nicht elektrisch.
Dies bezieht sich keineswegs nur auf den Antrieb, also auf das Drehen der Schallplatte, sondern auch auf die Musikwiedergabe, also das Abtasten der Information auf der Schallplatte und die “Weitergabe”.
Bei der Schellackplatte waren die Frequenzen der Musik noch 1:1 in das Plattenmaterial geschnitten worden. Auch wenn wir vielleicht selbst nie ein Grammophon besessen haben, so wissen wir ja doch, dass das fürchterlich geknistert und vor allem gerauscht hat.
Rauschen nennt man ein Geräusch, das keine feste Frequenz hat. Das Gegenstück dazu ist der Sinuston mit einer definierten und messbaren Frequenz. Der Sinuston an sich ist allerdings nur eine recht theoretische Angelegenheit, da es praktisch kein einziges Instrument gibt, das einen reinen Sinuston erzeugt.
Aber kommen wir zurück zur Schellackplatte und zur Frage, wieso sie so sehr gerauscht hat.
Wer so ein Grammophon im Spielbetrieb beobachtet, der wundert sich überhaupt nicht über dieses Rauschen. „Mit einem Affenzahn“ kratzt die Nadel über dieses recht harte Plattenmaterial und dass so etwas rauschen muss – ist einem sofort klar.
Nur am Rande: Nach dem Abspielen von nur einer Plattenseite musste/sollte die Nadel getauscht werden, weshalb es sie in kleinen Blechdosen zu jeweils 100-er Mengen zu kaufen gab.
Eine 33-er LP dreht sich da deutlich langsamer, das Material (Vinyl) ist weicher und die Nadel ist viel kleiner – außerdem ist sie nicht mehr aus Metall sondern aus einem Diamanten geschliffen. Logisch also, dass das weniger rauscht.
Aber dafür gibt es eben doch noch einen weiteren Grund, auf den ich nun zu sprechen komme.
Rauschen und hohe Töne lassen sich schlecht voneinander unterscheiden
Rauschen, also diese „wilden Töne ohne feste Frequenzen“ gibt es vor allem im Hochtonbereich, weil sie in der Regel gar nicht stark genug ausgeprägt sind, um tiefe Frequenzen entstehen zu lassen.
Je höher die Frequenz eines “echten” Tones ist, desto schneller und mit weniger Auslenkung schwingt er. Auf einer Schallplatte werden seine Auslenkungen irgendwann so winzig klein, dass sie sich kaum noch von der “rauhen” Plattenoberfläche unterscheiden. Die hohen Töne vermischen sich irgendwann mit dem Rauschen und sind nicht mehr zu erkennen. Genau das ist bei der Schellackplatte, also beim Grammophon geschehen.
Alles ist mechanisch
Die Nadel saß beim Grammophon direkt auf einer Membrane. Sie folgte beim Abspielen der Information in der Rille und brachte dadurch die Membrane zum Schwingen. Damit man das besser hören konnte, wurde ein Trichter auf diese Membrane gerichtet und der öffnete sich zum Hörer hin. Das hat gut funktioniert, nur nicht gut geklungen.
Dann wurde es elektrisch
Durch einen bedeutenden Entwicklungs-Schritt, bei dem die Mechanik durch Elektronik ersetzt wurde, eröffnete sich die Möglichkeit, beim Schneiden die Musikinformation zu manipulieren.
Wie funktioniert ein elektrischer Tonabnehmer?
Der „mechanische Tonabnehmer“ beim Grammophon saß wie bereits beschrieben auf einer Membrane und funktionierte wie das Dosentelefon, das wir als Kinder gebastelt haben.
Der elektrische Tonabnehmer wie wir ihn heute kennen, trägt eine Spule und einen Magneten in sich.
Bewegt sich eines von beiden, wird eine elektrische Spannung erzeugt.
Ja richtig, es ist das Dynamoprinzip, auf das wir immer wieder stoßen, wenn es entweder darum geht, Musik zu lesen, wie hier beim Tonabnehmer, oder darum, Musik zu erzeugen, wie beim Lautsprecher.
Das Prinzip dürfte genau so bekannt wie einfach zu beschreiben sein: Befindet sich ein Magnetstab in der Nähe einer Spule und bewegt man eines von beiden, wird eine elektrische Spannung erzeugt. Beim Fahrrad versorgen wir damit unsere Beleuchtung.
Der Tonabnehmer durchfährt nun mit seinem Diamanten die Plattenrille. Der Diamant ist auf einem Röhrchen befestigt. Im Tonabnehmer-Gehäuse ist an diesem Röhrchen entweder ein Magnet (MM-System – steht für moving magnet) oder eine Spule angebracht (MC-System – steht für moving coil).
Die grundsätzliche Funktionsweise ist in beiden Fällen identisch. Der Diamant bewegt sich, das Röhrchen bewegt sich, die Spule oder der Magnet bewegt sich und dadurch wird eine elektrische Spannung erzeugt. Diese elektrische Spannung wird zu einem Verstärker geleitet, der die empfangenen Signale in Musik umsetzt. Fertig!
Fertig?
Manipulation!
Nun – ich hatte Ihnen ja versprochen, dass wir die Musikinformation beim Schneiden manipulieren wollen und dazu kommen wir jetzt.
Stellen Sie sich vor, wir hätten eine Schallplatte ohne Rille drauf, also nur eine schwarze, glatte Vinylscheibe. Und darauf lassen wir jetzt unseren Tonarm absinken und hören uns das an. Was wir nun hören können, das sind Knister- und Knackgeräusche, und das Rauschen der Schallplattenoberfläche. Diese Geräusche werden logischerweise weniger, wenn wir den Lautstärkeregler an unserem Verstärker herunter drehen und lauter, wenn wir ihn wieder aufdrehen.
Genau diese Tatsache führt uns zur Lösung des Problems.
Die Musik muss so laut auf die Schallplatte geschnitten werden, dass wir den Lautstärkeregler beim Abspielen sehr weit herunter regeln müssen. Das sowieso schon recht leise Rauschen regeln wir also einfach mit dem Lautstärkeregler auf eine Lautstärke herunter, die wir nicht mehr hören können und die sowieso viel zu laut aufgenommene Musik wird dadurch in einer erträglichen Lautstärke – und ohne Rauschen – wiedergegeben.
Das wird viel zu breit!
Was die Höhen anging, war diese Idee eine hervorragend gute und funktionierende. In den tieferen Tonlagen jedoch führte dies zu derart starken Auslenkungen, dass die Rillen einfach zu breit wurden, um eine akzeptable Spieldauer zu gewährleisten. Wir wissen, dass unsere Schallplatten pro Seite etwa 20 bis 25 Minuten Musik in und auf sich tragen können. Diese Zeit sollte auf keinen Fall unterschritten werden – so die Vorgaben der Plattenindustrie, die ja Platten verkaufen wollte. Die Rillen durften also nicht so breit werden, wie es diese Lösung erfordert hätte.
Man müsste die Musik einfach “zerteilen”!
Im nächsten Schritt kam man auf die Idee, mit den tiefen Tönen genau das Gegenteil zu machen, was man mit den hohen Frequenzen angestellt hatte, man senkte sie in der Lautstärke ab. Rauschen war und ist in diesen Frequenzbereichen nicht wahrzunehmen, also sprach nichts gegen diesen Plan.
Man trennte also fortan die Anforderungen an die unterschiedlichen Frequenzbereiche und teilte “die Musik in drei Teile”:
- den Tieftonbereich, der im Pegel gesenkt wurde
- den Mittenbereich, der im Original belassen wurde
- den Hochtonbereich, der im Pegel angehoben wurde.
In den Richtlinien der RIAA sind die Übergangsfrequenzen und weiteren technischen Parameter für diesen Vorgang (diese Manipulation) genau definiert.
Dies ist deshalb so wichtig, da die Hersteller von Phonoverstärkern diesen Vorgang ja wieder rückgängig zu machen haben.
Sie müssen die Frequenzen je nach Höhe entsprechend der RIAA-Vorgabe anheben, belassen oder absenken.
Das klingt jetzt fast nach einem “Kinderspiel” , also nach einem ziemlich einfach zu bewerkstelligenden Aufwand – die Praxis zeigt uns jedoch, dass sich an dieser Stelle eher eine “Spielwiese” aufgetan hat. Entwickler können hier an unvorstellbar vielen “Klangschrauben” drehen, um ihrem Phonoverstärker einen eigenen Sound zu verleihen, oder ihm beizubringen, selbst die allerfeinsten Klangnuancen realistisch zu reproduzieren. Selbst dann, wenn ihre Informationen in kaum messbaren Spannungsstärken vom Tonabnehmer geliefert werden.
Doch neben diesen vielen Möglichkeiten zur Kreativität und zur Erfüllung eigener Ansprüche, gibt es zwei Parameter, die es Entwicklern von Tonabnehmern und Phonoverstärkern fast unmöglich macht, eine Schallplatte korrekt auszulesen.
Plattenlabel pfeifen was auf die RIAA-Kennlinie.
Wer sich einmal die Mühe macht, sich durch die Listen mit verwendeten Schneidekennlinien zu arbeiten, der wird feststellen, dass sich diese Kennlinien je nach Label und “Jahrgang” voneinander unterscheiden.
In der Praxis erweisen sich diese Unterschiede zum Glück nicht als “gravierend”, aber sie sind durchaus vorhanden.
Der nächste Punkt betrifft die Form oder besser gesagt den Schliff-Winkel des verwendeten Schneidestichels. Auch die Hersteller dieser Schneidemaschinen haben zu jeder Zeit versucht, durch eigene Entwicklungen der Qualität der Schallplatte einen Vorschub zu leisten. Richtig tolle Ideen haben sich dabei ergeben. Leider waren einige davon kommerziell eher uninteressant, was die Umsetzung verhinderte. Geblieben sind aber die Unterschiede bei den Schneidesticheln, die eben mit verschiedenen Schleifwinkeln (zwischen 0,7 und 7,0 Mil) produziert wurden. Bei unseren heutigen Schallplatten finden wir zum Glück nur Stichel, die entweder mit 1 Mil oder 3 Mil geschliffen wurden.
Brauche ich 2 Tonabnehmer?
Nein, definitiv nicht. Zum einen ist es nicht immer einfach heraus zu finden, womit die vorliegende Schallplatte geschnitten wurde und zum anderen sind die Schliffe der Tonabnehmer da eher “universal”.
Der Nadel den richtigen Schliff verpassen
Der einfachste Schliff ist der so gescholtene „Besenstiel“, also die sphärisch geschliffene Nadel. Rundherum rund – so verzeiht sie einem fast jeglichen Einbaufehler und niemals ist die Platte in Gefahr, von der Nadel “zerschnitten” zu werden.
Neben der Tatsache, dass diese Nadel nicht sonderlich tief in die v-förmige Rille eintauchen kann und ihr dadurch feinere Informationen verborgen bleiben, kommt es bei diesem Schliff auch noch zu einer winzigen Zeitverschiebung beim Abtasten. Dadurch, dass sie auch nach hinten und nach vorne rund geschliffen ist, bekommt bei jedem Richtungswechsel der Rille jeweils eine Rillenseite einen Tacken früher Kontakt zur Nadel. Und das gleicht sich eben nicht durch den nächsten Richtungswechsel einfach wieder aus.
Um dem entgegen zu wirken, entwickelte man den elliptischen Schliff. Hierbei wird der „Besenstiel“ vorne und hinten abgeschliffen, bis nur noch die mittlere Scheibe vorhanden ist.
Tiefer in die Rille dringt dieser Schliff zwar auch nicht ein, aber zumindest die „Zeitverschiebung“ kann so eliminiert werden. Bei beiden Schliffen müssen wir jedoch damit leben, dass die Nadel rechts und links die Rillenflanke nur an winzig kleinen Punkten berührt.
Das Ziel, sich rechts und links „vollflächig“ an die Rillenflanke anlegen zu können, verfolgen dann die Schliffe, bei denen die Seiten der Diamanten gerade geformt sind. Für diese Schliff-Form verwendet jeder Hersteller seine eigene Bezeichnung, da diese Nadelspitzen dann auch noch vorne und hinten mit weiteren Facetten versehen werden, um den Abtastvorgang noch weiter zu verbessern.
Im Idealfall folgt eine Nadel mit diesem Diamantschliff exakt dem Winkel, mit dem auch der Schneidstichel die Rille geschnitten hat. Ist dies tatsächlich der Fall, dann kann die Nadel der Rille nach unten bis auf den Grund folgen und damit auch die allerletzte Information „aus der Rille kitzeln“.
Wäre die Nadel „steiler“ geschliffen als der Stichel es war, hätte sie niemals zu beiden Rillenflanken gleichzeitig Kontakt, sondern würde beim Abspielen „hin- und hergeworfen“ werden, was die Platte auf der Stelle ruinieren würde, da sie ja nun einmal weicher und damit derjenige ist, der nachgibt.
Ist die Nadel „stumpfer“ geschliffen als der Stichel nähert sie sich wieder dem Abtastverhalten der sphärisch oder elliptisch geschliffenen Nadel an, da sie nicht mehr flach an der Flanke anliegen kann, sondern wieder nur punktuell. Je nach Schleifwinkel tastet sie dann die Rillen an noch einer höheren Stelle ab, als die sphärische geschliffene Nadel.
Den Einbau und die Justage eines Tonabnehmers mit geradem Schliff sollte man unbedingt dem Fachmann überlassen, denn diese geraden Kanten sind in der Regel auch messerscharf. Baut man z.B. einen Tonabnehmer mit einem van-den-Hul-Schliff so richtig falsch ein, kann ein einziger Abspielvorgang die Schallplatte unbrauchbar machen. Hierzu reicht es möglicherweise bereits, den Tonarm am Lager zu hoch eingestellt zu haben. Die Nadel “pflügt” sich dann wortwörtlich in die Rille und betätigt sich im schlimmsten Fall als Schneidstichel. Die Platte ist verloren!
Bei einem zu tief eingestellten Tonarm kann es einem dagegen passieren, dass die Nadelspitze zu weit nach vorne zeigt und der Diamant sich lediglich mit einem oberen – breiteren Teil der Nadel an die Rillenflanken legt … und er sich dadurch wieder so verhält wie ein sphärisch geschliffener Diamant.
Wieso nur eine Rille und nicht zwei – wir hören doch in Stereo!?
Hierzu hat es zu Beginn der Schallplattenentwicklung tatsächlich unterschiedliche Lösungsansätze gegeben.
So gab es auch Schallplatten mit zwei getrennten Rillen, eben eine Rille für links und eine für rechts. Man kann sich vorstellen, dass eine LP die Hälfte ihrer Spieldauer einbüßt und dadurch vor allem viele klassischen Stücke nicht mehr auf eine Schallplattenseite passen.
Für zwei Rillen ist also kein Platz da.
Die logischste Lösung lautete danach, den einen Kanal in der vertikalen und den anderen in der horizontalen Richtung zu schneiden, was sich in der Praxis aber ebenfalls als problematisch erwies. Unter anderem, weil man dann bei tiefen Tönen auch sehr tief in das Plattenmaterial schneiden musste.
Als brauchbarster Kompromiss sollte sich dann die Idee erweisen, die Schneidrichtungen einfach um 45° in der Achse zu drehen. So wird der rechte Kanal nun von oben rechts nach unten links und der linke Kanal von oben links nach unten rechts geschnitten. (Von vorne auf den Tonabnehmer gesehen). Auf diese Weise arbeiten beide Kanäle unter nahezu identischen Bedingungen. Einzig und allein die Skatingkraft wirkt sich noch unterschiedlich auf den Abtastvorgang aus. Aber zu diesem Thema an anderer Stelle mehr.
Hat man sich noch nie Gedanken drüber gemacht!?
Vielleicht sehen Sie die Schallplatte jetzt mit etwas anderen Augen und erkennen, wieso sie sich von einer CD unterscheidet, die wir einfach nur in eine “Schublade legen” können und bei der wir alles andere dann dem Player überlassen müssen.
Bei einer Platte gibt es viele Parameter, Fakten, Philosophien – auf die wir uns einlassen können, um “unserem” Plattenspieler Individualität zu verleihen.
Jeder Besitzer eines Plattenspielers kann selbst bestimmen, wie die Schallplatte klingen soll. Der richtige Tonabnehmer, die richtige Justage, der richtige Phonoverstärker … Am Ende habe ich einen Plattenspieler, wie es ihn nur ein einziges mal auf dieser Erde gibt. Ein Unikat!
