Újabb elméleti tanulmány a blogon, ezúttal a hangszedő beállításának témájában. Miután beszereltük a hangszedőt a karba, előre-hátra tudjuk mozgatni egy-két centi távolságon belül, mielőtt a csavarokkal rögzítjük, sőt, tengelyirányban még egy kicsit általában el is tudjuk forgatni. Pontosan hol van az optimális helye a hangszedőnek? Mi változik, ha nem az optimális pozícióban rögzítjük a hangszedőt? Rohadt hosszú okfejtés egy paraméterről, aminek matematikájáról a két világháború között 32 oldalas levezetés született, és amit ma leginkább szemre, papírsablonokkal szoktunk beállítani.
Nemrég feladatul kaptam, hogy hifi viszonteladóknak készítsek anyagokat a lemezjátszókhoz kapcsolódó különböző szakmai témákról. Miután a hifi viszonteladók elég vegyes társaság a háttértudás és a lelkesedés szempontjából, azt a taktikát választottam, hogy három különböző szinten írtam meg az anyagokat. A Level 1 pár mondatban összefoglalta a gyakorlati tudnivalókat, a Level 2 alapfokú, de megbízható háttértudást adott a témával kapcsolatban, a Level 3 esetében viszont már előkerültek fizikai és matematikai függvények, bonyolult ábrák mindenféle vektorokkal – a hangszedőtű viselkedését a barázdában eszméletlen bonyolult fizikai folyamatok és azok összjátéka írják le.
Amikor a hangszedő geometriájának beállításáról van szó, a Level 1 valahogy úgy szól, hogy használjuk a gyári beállítósablont, ha a gyár ad ilyet, vagy guglizzuk ki, hogy Baerwald-sablon (angolul Baerwald Protractor), és nyomtassunk ki vagy vegyünk meg egy ilyen sablont.
Mivel a blogunk nyájas olvasói feltehetően azért a blogunk nyájas olvasói, hogy ennél többet tudjanak meg a lemezjátszás világáról, ugorjunk egyből a Level 3-ra.
Az alap probléma
Az elején pár nehéz bekezdéssel nyitunk. Figyelmezzünk. Utána megint közérthetőbb szöveg következik, de az elmélet nélkül nem érthetjük meg a gyakorlatot.
Az valahogy gyorsan kialakult, hogy a legtöbb evilági lemezjátszó karja amolyan egy pont körül elforduló kar. Ahogy a kar végén a tű bejár egy ívet a lemez felett, pontosan két olyan pont lesz, ahol a tűszár (és ami lényegesebb: mögötte a generátor) hosszanti tengelye párhuzamos a barázdával. Ha megváltoztatjuk a hangkar effektív hosszúságát, vagyis a forgáspont (a csapágy közepe) és a tűhegy közötti távolságot (szóval a headshellben előre vagy hátra tologatjuk a hangszedőt), változik az ív, és változik ennek a két pontnak a helyzete is.
A két pontot, ahol a tű tengelye pontosan párhuzamos a barázdával (a köríves barázdára a lemezközéppontot a tű helyzetével összekötő egyenesre merőleges érintővel), nevezzük nullpontnak, mivel ezen a két ponton nulla a követési szöghiba.
A fenti definícóból viszont sajnos az is következik, hogy a hangkar által bejárt út összes többi részén lesz több-kevesebb követési szöghiba.
A lemez elejétől a külső nullpontig csökken a szöghiba. A két nullpont között először nő, majd egy csúcs után újra csökkenni kezd a szöghiba, ahogy közeledik a tű a belső nullponthoz. A belső nullpont és az utolsó barázda szakasz között aztán ismét nőni kezd.
A fenti ábrán a vízszintes tengely maga a lemez: a számok a középponttól mért távolságot jelzik mm-ben. A függőleges tengely a szöghibából eredő torzítás. A függőleges szürke sávok a hanglemez azon részei, amin még vagy már nincsen zene. (Az ábrán a cikkben tárgyalt három fő geometria mellett helyet kap a Technics lemezjátszók saját geometriája is, erről később mg lesz szó.)
A szöghiba, vagyis amikor a generátor tengelye nem párhuzamos a barázdával, alapvetően tényleg rontja a hallgatási élményt, torzítást okoz. Kocsis Tibor barátunk szakértő szavaival „a generátor nem párhuzamos a barázda érintőjével, és emiatt ha a barázda szinusz, akkor a szögeltérés következtében a generátor mozgása nem szinusz, hanem kissé fűrészfoggá torzult szinusz lesz. Az eredmény másodrendű harmonikus torzítás.”
Amikor nincs szöghiba
A fránya szöghiba mindig is foglalkoztatta a konstruktőröket.
Így születtek meg a tangenciális karok, amelyek a vágógép mozgásához hasonlóan úgy csúsznak a barázdával mindig párhuzamosan, hogy elméletileg mindig nulla a szöghiba.
Csakhogy nincsen rózsa tövis nélkül: a lineáris karmozgatás újabb műszaki nehézségeket hozott felszínre, gyakran súlyosabbakat, mint az eredeti probléma.
A gyenge pont a kar mozgatásának vezérlése, a barázda pontos lekövetése, hiszen a barázda szélessége, az egyes barázdafordulatok egymástól való távolsága, azaz a barázdaspirál „menetemelkedése” dinamikusan változik.
Léteznek persze a két világ tökéletes kompromisszumát jelentő tangenciális karok, mondjuk légcsapágyon, de egyrészt autó-árban vannak, másrészt nem csatlakoztathatóak tetszőleges futóműhöz, harmadrészt előbb-utóbb azért mindig előkerül valamiféle kompromisszum ezeknél is.
Az elméleti matematika nagy napjai
A probléma már a múlt század elején felvetődött, a 78-as fordulatú gramofon lemezek lejátszásánál. 1938-ban a svéd Erik Löfgren rögtön két megfejtést (Löfgren A és Löfgren B) is adott. Pechjére tanulmányát Löfgren németül jelentette meg, így – Google fordító hiányában – csak a németül tudók ismerhették meg. Például Hans Georg Baerwald, aki három évvel később publikálta saját dolgozatát, korrektül hivatkozta is Löfgrent, csak immár angolul, ezért az ő neve terjedt el. Meghajtjuk süvegünket Erik Löfgren előtt, de engedve a nemzetközi Baerwald-lobbi nyomásának, a Löfgren A-t ebben a cikkben Baerwald-nak nevezzük.
Mindenesetre csodálatos látni, hogy a hangminőség kérdése a shellak lemezek idején simán megért egy 32 (!) oldalas tanulmányt, tele bonyolult matematikai levezetéssel.
Baerwald egyébként az amerikai, piezzo hangszedőket gyártó Brush Development Companyalkalmazottja volt, kutatását is ez a cég szponzorálta.
Nade vissza az elméleti matematikához. A Baerwald geometria külső és belső nullpontjai 66 és 120.89 mm-nél, a Löfgrené 70.29 és 116.6 mm-nél vannak. Maga Baerwald vagy Löfgren persze nem írták le ezeket a számokat, mert ők akkor még csak shellak lemezekben gondolkoztak, amiknek mások a szabványos méreteik: ez az általuk kreált képlet felhasználása a modern szabványok szerinti nagylemezek legkülső és legbelső barázda részleteinek középpontól mért távolságát figyelembe véve.
Nade hogyan lehetne egyszerre kétféle geometria is tökéletes, ha a nullpontok között több, mint 4 mm az eltérés?
Hát úgy, hogy valójában mindkét geometria kompromisszumos, csak másképp.
Egy tipikus 9 collos kar esetében (pl. a Technics lemezjátszók karja, ahol a főcsapágy-karcsapágy távolság 215 mm) Baerwaldnál a legnagyobb szöghiba 1.86 fok. Löfgrennél ez 2.06 fok. Az ezekhez tartozó – elméleti - torzítás érték 0.64 és 1.03%.
Baerwald nyer tehát az alacsonyabb csúcstorzítás meccsen. Tapsot neki.
A szöghibából eredő átlagos (RMS) torzítás ugyanennél a karnál viszont Baerwaldnál 0.42%, Löfgrennél csak 0.37%.
A legkisebb átlagos torzítás meccset így Löfgren nyeri. (Ezen a ponton azért ismételjük át még egyszer, hogy Löfgren számolta ki a Baerwaldot is.)
És akkor el lehet gondolkozni, mi ér vajon többet: ha a legnagyobb szöghiba (azaz torzítás) alacsony, vagy ha a lemez hasznos felületén az átlagolt torzítás marad alacsonyabb?
Ha kicsit tovább matematikázunk, látjuk, hogy a max torzításértékek között elég nagy a százalékos különbség Baerwald javára (62%), míg az RMS átlagolt torzítások között sokkal kisebb Löfgren javára (13.5%).
A kérdés adott: mondd, te kit választanál?
Stevenson, a kislemezgyűjtők barátja
Baerwald és Löfgren tök jól kiszámolták a saját nullpontjaikat, de még a shellak lemezek idejében. A brit J. K. Stevenson viszont már 1966-ban mélyedt el a kargeometriában, néhány évvel az egyetem elvégzése után, 26 évesen. Akkor már a mai szabványok szerinti lemezek léteztek, nagylemezek, kislemezek, 10 collosok. Vajon ki lehetett a kedvenc előadója, akinek a lemezeit a legjobb minőségben akarta hallgatni? Elvis, a Beatles vagy a Stones?
Stevenson minden bizonnyal tisztában volt legalábbis az IGD-vel, azaz a gonosz belső barázda torzítással (Inner Groove Distortion). Ez abból adódik, hogy a lemez vége felé, ahogy szűkül a barázda spirálja, időben ugyanannyi zenét rövidebb barázdahosszra kell sűríteni, emiatt nehezebb lejátszani. Ez önmagában is negatív hatással van a hangminőségre, hát ne rontsa tovább holmi szöghiba – gondolhatta Stevenson.
Stevenson ezért a két nullpont közül az egyiket fixre vette: a szabványban rögzített kifutó elejére, tehát oda, ahol a hangszedőtű még legbelül zenét találhat. A másik nullpont meg hát oda esik, ahová akar, tudja a fene, meg persze Löfgren.
Fent azt írtuk, hogy nullpontok között a szöghiba nő, majd csökkenni kezd, majd a belső nullponttól megint nő. Csakhogy Stevensonnál a belső nullponton túl már csak a kifutó van. Tehát ha Stevensonra állítja valaki a geometriát (a két nullpont 60.33 és 117.42 mm), akkor a második nullpont, azaz a legbelső barázdarész felé egyre csökken a szöghiba - majd nincs hová nőnie.
Ha a Löfgren és a Baerwald geometriák közötti választás némileg ízlés és matematikai elemzés kérdése is, Stevenson geometriájának nagyon is megvan a maga célközönsége:
- a kislemezeket (7”) gyűjtő hobbitársak, ahol ugye teljesen mindegy a nagylemez külső széle felé eső nullpont, az a lényeg, hogy a belső részen kicsi legyen a szöghiba (torzítás)
- a komolyzene rajongó hobbitársak – mert amíg a pop/rock sőt jazz lemezeken a zenei producer általában meg tudta győzni az előadókat, hogy az oldal utolsó számai halkabb, kisebb barázda amplitúdójú szerzemények legyenek (magyarul a „lassú számok”), addig Brahmsnál vagy Beethovennél már késő volt érvelni. Beethoven IX. szimfóniája negyedik tételének végén (még gyors karmesteri tempónál is 20 perc után) az Örömóda kórusa és zenekari tuttija mindenképp meggyötri a hangszedőt. (Az mondjuk tény, hogy a Stevensongeometria csak akkor segít, ha a zenekari tutti tényleg az elképzelhető legbelső lemezrészre esik: más esetekben a sima Baerwald kevesebbet torzíthat.)
- a vacak lemezjátszók, hangszedők gazdái – a belső barázda szakasz kihívásait a finom profilú hangszedőtűk, precíz csapágyazású hangkarok képesek fájdalommenetesen kezelni. A lemezek végén főleg az egyszerű hangkarok és hangszedőtűk szenvednek. Ha mentesítjük őket a követési szöghibától a belső barázda részeken, kevésbé szenvednek az IGD egyéb hatásaitól.
Hogy bonyolultabb legyen a helyzet, a Stevenson geometria az átlagos nagylemezen is alacsonyabb max torzítású, mint a Löfgren (0,78 kontra 1,03), miközben átlagos (RMS) torzításban csak kissé marad el a bajnok Baerwaldtól (0,51 kontra 0,42).
Egy érdekes kép: Jflijohn fotóján Todd Rundgren "Initiation" című 35 perc/oldal lemeze. A színes sávok a három geometria nullpontjait gyúrják egybe.
Gyártói megfontolások
A hatvanas, hetvenes, nyolcvanas években Baerwald, Löfgren és Stevenson neve kevésbé forgott közszájon. Degrell László ikonikus lemezjátszós szakkönyve nem is említi a derék mérnököket. Akkoriban a lemezjátszók mellé adtak egy papír sablont, néha egy kis beállító mütyürt (a shell végéhez kellett rögzíteni, és oda kellett a tűt húzni, ahol a kis műanyag darab véget ért), de láttam olyan vintage Pioneer és ELAC lemezjátszókat is, amin a tányér mellett egy kis kihúzható bütyök mutatta, meddig kell a tűt előrehúzni. A Marantz korabeli lemezjátszóinak esetében a kislemez adaptergyűrűn voltak jelölések.
Hogy ez pontosan milyen geometria, az néha beazonosítható, a Rega lemezjátszók sablonja például alighanem Stevenson. A Project-eké Baerwald.
Az S-karos japán lemezjátszóknál tapasztaltam, hogy a gyári sablonnal beállítva mintha Stevenson lenne, de mégsem az. Titkos iparági kapcsolataimon keresztül tudtam meg, hogy ezek is Stevensonok, de nem az eredeti változat, hanem egy módosított: 1981-ben a japánok saját lemez szabványt vezettek be (JIS, Japan Industrial Standard), ami a lemezek legbelső, zenét is tartalmazó barázda részletét a középponttól nem 60,325 mm távolságra, hanem 57,5 mm-ben határozta meg, és a japán lemezjátszóknál átszámolták erre a Stevensonértékeket. Voilá.
A képen: tűbeállító sablon a lá Pioneer. Mondjuk szemmérték ehhez is kell.
Geometria tuning
Nem szeretném, ha erre a cikkre hivatkoznál, amikor kényszerzubbonyban bevisznek a diliházba, de ezen a ponton fel kell hívnom a figyelmedet egy apróságra. Amiért küzdünk az egész beállítási cécóval, az a követési szöghiba minimalizálása. Nyugi, Baerwald, Loefgren ésStevenson remek munkát végeztek, de a sablonokon a kis nullpontok úgy jönnek ki, hogy a teljes lemezfelületet számításba veszik. Azaz a befutó barázdától (ez mondjuk többnyire minden lemezen ugyanott van), a kifutó barázdáig. Ez utóbbit a szabványban megengedett legbelső pontig számolják.
Csakhogy a lemezgyártást felügyelő szakemberek is tudván tudják, hogy a belső barázda torzítás (IGD) az fúj-fúj-fúj, és ha egy mód van rá, igyekeznek úgy tervezni a barázdával, hogy a lemez utolsó zenei részlete minél távolabb essen a szabványban megengedett legbelső ponttól. Ha megnézed a tök átlagos lemezeidet, ahol egy oldal messze van az elméletileg lehetséges 30-35 perc játékidőtől, akkor láthatod, hogy adott esetben centikkel hamarabb véget érnek. Ha eleve maxi lemezekben utazol, vagy csak te sem bírtál magaddal, és te is megvetted a kedvenc zenédet über special audiophile edition box set-ben, ahol minden egyes szám külön lemezoldalra került, és a lemezoldalak felületének nagyobb része ezért üres, akkor kiderülhet, hogy ez az általános beállítás nem lesz optimális pont neked. (Vagy ha lemezjátszó-kufár vagy, aki gyakran demóz készülékeket, és ravaszul minden lemezből csak az első-második tracket teszed fel.)
A képen egy lemezjátszó kufár (konkrétan én) éppen túlnyúlást állít. A gonosz tekintetből is látszik, hogy alighanem éppen egy "csaló" geometriát.
Nemcsak Baerwald-nak, Löfgrennek és Stevensonnak lehet saját geometriája, hanem akár Nyomasek Bobónak is: kapd elő a leggyakrabban hallgatott lemezeidet, mérd meg, hol kezdődnek a kifutók, átlagolj, és ennek ismeretében tervezd újra a saját személyes geometriádat, mondjuk a Vinylengine geometria tervezőjével.
Egy utolsó szó a kényszerzubbony előtt: zenith
Ha eddig eljutottál az olvasásban, akkor korábban bizonyára találkoztál már az azimuthfogalmával. Arról van szó, hogy a barázdában – szemből nézve – a tűnek függőlegesen kell állnia. (A tű függőleges tengelye 90 fokos szöget zár be a lemez síkjával.)
Hát a zenithről hallottál-e? Ugyanaz, mint az azimuth, csak a vízszintes síkon: a tű vízszintes tengelye párhuzamosan álljon a barázdafallal a nullpontokban.
Ahogy az azimuthról is azt feltételezzük, hogy nem kell semmit állítani, mert a gyárban pontosan lőtték be a tű pozícióját a tűszárban (meg persze a tűszár pozícióját a hangszedőben), úgy a zenithről is feltételezhetjük azt, hogy a gyárban optimalizálták. Szóval ha a nullponton a tűszár párhuzamos a barázdával, akkor a tű tengelye is.
Röviden annyit mondanék: sokat kell ahhoz költeni hangszedőre, hogy a gyárban már az 1 fokos eltérés is selejtbe kerüljön. (Sátáni kacaj.)
Feloldozás
Onnan indultunk, hogy szerezz egy sablont, állítsd be ahhoz a hangszedődet, és kész.
Most meg már ott tartunk, hogy mérd végig, hogy a gyűjteményedben mennyi a lemezek kifutó barázdájának távolsága a középponttól, átlagolj, szerkessz hozzá saját geometriát, és ha beállítottad rá a hangszedőt, mérésekkel/meghallgatással ellenőrizd, helyes szögben áll-e a tű a hangszedőben.
Valójában nem ennyire reménytelen a helyzet.
Korábban már írtam egy értekezést az „elegendően jól” beállított lemezjátszóról. Akkor azzal a gondolattal búcsúztam, hogy nyilván érdemes a lehető legprecízebben beállítani egy lemezjátszót, de nem szükségszerű túlgondolni a kérdést: 1) akárhogy is nézzük, a legtöbb esetben a szemmérték a legmegbízhatóbb eszközünk, illetve 2) eleve vannak paraméterek, amik dinamikusan változnak, mint például a skating erő a lemez elején – közepén – végén, vagy a VTA elmászása, ahogy a való világ különböző vastagságú lemezeit pakoljuk a tányérra.
A hangszedő geometria tökéletes beállítása is ilyen sziszifuszi erőfeszítés: elvileg minden egyes lemezhez újra kellene kreálni. Teljesen életszerűtlen. Szerencsére a gyakorlatban nem ennyire kényes a helyzet.
Annak idején, még 1983-ban a legendás Hifi Magazin szervezett egy meghallgatást, amin különböző beállítások hiányának a hangra tett hatását vaktesztelték. Az egyik kísérletben ugyanarra a lemezjátszóra két egyforma hangkart és két egyforma Ortofon MC-hangszedőt applikáltak. Az egyik Ortofon hangszedő tökéletesen volt beállítva, a másiknál a túlnyúlást nem milliméterekkel, de konkrétan centikkel rontották el. A kérdés az volt, melyik kombináció szól éppen jobban?
A kísérlet hat alanya összevissza szavazott.
Tegyük azért hozzá, hogy 1) akkoriban a Hifi Magazin tesztjeinek felbontóképessége még nem volt a csúcson, 2) ma már tudjuk, hogy a vakteszt is tévút, ha finom különbségeket kellene kihallani.
Érdemes ilyenkor arra gondolni, zeneértő és zenerajongó generációk nőttek fel úgy, hogy vacak kristály hangszedőik tényleg összevissza álltak a barázdában, tízfillérest ragasztottak a hangszedő tetejére, hogy ne ugorjon ki a barázdából, nyálas ujjal tisztították a tűt, a lemezt pedig sehogy sem - mégis tudták élvezni a hangot, ami megszólal.
Ehhez képest ha csak annyit teszünk, hogy a lehetőségekhez képest a legjobban beállítjuk a hangszedőt, és továbbra is elfogadjuk a rendszer eredendő, dicsőséges tökéletlenségét, akkor akár a lemezeinket is élvezni tudjuk.
Ahogy John Peel, a BBC legendás zenei szerkesztője mondta: "Life has surface noise." (Szabad fordításban: "Az életünkben is van barázdazaj.")
Hatalmas köszönet Kocsis Tibornak, a Lemezjátszók és hanglemezek - Gyűjtői és tech fórum Facebook csoport egyik adminjának, Mészáros Jánosnak (Malfox Analogue) és Jurecz Lászlónak a cikkhez való szakmai hozzájárulásukért, konstruktív kritikájukért.
Szerző: Szekeres István
Forrás: Lemezjátszók.blog.hu
