Karrezonanciák (strukturális rezgések a hangkarban) |
Van-e sajáthangjuk a lemezjátszó-futóműveknek? Van-e sajáthangjuk
a hangkaroknak?
Sokan állítják, sokan kétségbe vonják, sokan pedig már magát az
ötletet is misztikusnak ítélik. Hogyan is szólhatna bele a hangképbe a
lemezjátszó, ha egyébként nem nyávog, nem dübörög és a karcsapágya sem
súrlódik különösebben? Még a futóműről inkább feltételezhető, hogy
belebeszél a zenébe (az akusztikai visszahatás folytán), de a hangkar?
- ugyan mi rosszat tehet egy hangkar? Mindenesetre érdemes
elgondolkodni rajta: se szeri, se száma az olyan típusoknak, amelyeket
a Világ Legjobb Hangkarja gyanánt hirdetnek, de egyik gyár se tudja
megmondani, hogy miért éppen az övé volna a legjobb hangkar a világon,
és miben volna jobb a többinél.
Mi a magunk részéről mindig óvatosak voltunk, a lemezjátszók
hangminőségéért elsősorban a hangszedőt tettük felelőssé, de nem
zártuk ki, hogy az eredményben egy bizonyos mértékig közrejátszhat a
futómű, sőt akár a hangkar valamely általunk még nem ismert vagy nem
kellőképpen ismert tulajdonsága is. Ha ez valóban így van, akkor
léteznie kell egy olyan paraméternek, amelyet megmérve számottevő
különbséget lehet kimutatni a különféle hangkarok között. És ez sem
elég: utána szubjektív teszteken is ellenőrizni kell, hogy amit a
műszer "meghallott", azt a zenehallgató fül is detektálni képes.
Néhány oldallal később erről is beszámolunk - mint látni fogjuk, az
eredmény nagyon kevéssé meggyőző, habár egy-két következtetésre talán
feljogosít. Ebben a cikkben viszont csupán egy újfajta mérésről lesz
szó, illetve arról a nagyon is régi filozófiáról, amely a mérés
hátterében áll.
Rezonancia mint olyan
Minden hifista érzi, hogy a "rezonancia" valami rossz dolog: nem
szeretjük, ha a lemezjátszó "rezonál". Hogy ez ne maradjon csupán
ösztönös sejtés, érdemes szemléletessé tenni, mi történik akkor, ha a
lemezjátszón bármi is rezgésbe jön.
A hangszedők (a mozgótekercsesek éppúgy, mint a mozgómágnesesek)
két fő egységből állnak: a mozgó- és az állórészből. Ha ez a kettő
egymáshoz képest elmozdul, a pickupban feszültség indukálódik, ezt
vezetjük el a kábelen, ezt hallgatjuk zene gyanánt. És ez jobbára
valóban maga a zene, hiszen a mozgórészt elsősorban a lemezbarázda
kitérése lengeti ide-oda.
Mi történik akkor, ha nem a mozgórészt, hanem az állórészt
mozdítjuk el a másikhoz képest? A hangszedőnek ez teljesen mindegy:
nem veszi észre a különbséget, éppúgy feszültséget indukál, mint
egyébkor. És ha egyidejűleg mindkét részt elmozdítjuk egymáshoz
képest? Mondjuk úgy, hogy "alulról" a barázdák mozgatják a rendszert,
"fölülről" pedig valami egyéb, nemkívánatos jel? Akkor bizony a
hangszedő egyszerre fogja olvasni a kettőt: a zenét a barázdából és
azt a nemkívánatos egyebet, ami a környezetből éri. Szerencsére a
barázdajel amplitúdója nagy, a lemezjátszóból és környezetéből érkező
jelek többsége viszonylag kicsi, ennélfogva a torzítás (mert arról van
szó) megbocsátható mértékűnek látszik. A hagyományos
frekvencia-jelleggörbén tulajdonképpen csak két jellegzetes rezonancia
ötlik szembe: alul a hangkar-hangszedő rezonancia 5 és 15Hz között,
fölül a tűhegynek és a hanglemez anyagának közös rezonanciája,
általában 10kHz fölött. A többinek nyoma sincs a görbén. Érdemes-e
foglalkozni velük egyáltalán?
Talán mégiscsak érdemes, mert ezeknek a zavaró jeleknek (mint
bármely más akusztikai jelenségnek) egy másik dimenziójuk is van: az
idő dimenziója. Berezegnek és lecsengenek, a sajátmaguk diktálta
ütemben, természetesen egészen másképpen, mint a zene, amit éppen
akkor hallgatunk. A tranziens jelenségekre a fül igen érzékeny, tehát
észreveheti, hogy rezonanciák színezik el a zenét - mégha a színeződés
viszonylag csekély mértékű is.
Mi tud rezegni egy lemezjátszóban? Kérdezzük inkább: mi nem tud
rezegni. Rezgésbe hozható minden egyes alkatrész és
alkatrész-kombináció: mindegyiknek megvan a maga
rezonancia-frekvenciája, amelyet gerjeszteni lehet. Különösen
érzékenyek azok a pontok, amelyeket úgy képzelhetünk el, mint valamely
tömeg periodikus mozgását valamiféle rugón. Előbbi példáinknál
maradva, ilyen rugó a hangszedőtű szára, amelyen a tűtömeg rezeg, a
hangkar és a hangszedő tömege pedig a pickup "rugóján" mozog. De
ugyanígy rezgésre hajlamos a hangszedő és a papucs, illetve az
ellensúly a hangkaron, a hangkar a csapágyazáson, különösen, ha
valamelyik csapágy "lötyög", a lemeztányér a saját tengelyén, az egész
lemezjátszó a lábazatán. Rezgésre hajlamosak a nagy felületek is,
amilyen a közhasznú készülékek műanyag héja - vagy maga a hanglemez.
(Ezért aztán korántsem mindegy, milyen anyagból készül és milyen
kiképzésű a lemezalátét.) Mindezek a rezonanciák vízszintesen,
függőlegesen és csavarirányban, valamint a három fő rezgésmód
kombinációjaképpen hatnak. A rezgéseket nem lehet kiküszöbölni,
legfeljebb csillapítani, esetleg okosan széthangolni, hogy ne essenek
egybe, ne gerjeszthessék egymást. Ebben látja a lemezjátszótechnika
feladatát a nagytekintélyű nyugatnémet EMT cég, és ugyanezt az elvet
ültetik át a gyakorlatba azok a kis audiofil cégek, amelyek állítólag
"széphangú" lemezjátszókat gyártanak.
A lemezjátszók elsődleges paraméterei természetesen a nyávogás és
a dübörgés. Ezeket viszonylag könnyű mérni és még könnyebb meghallani.
(De még ezekről a jólismert nyavalyákról sem tudjuk pontosan, hogy -
ha nem túlságosan erősek! milyen mértékben rontják el a hangképet.) A
másodlagos paramétereket viszont, amilyen a "rezgésmentesség", még
definiálni is nehéz. Nincs is rá szabványos mérési eljárás. Az
akusztikai visszahatás diagramja nézetünk szerint sokat elárul a
lemezjátszókról, de ez is inkább a futómű próbája, kevésbé a hangkaré.
Ezt a mérést egyébként, mint olvasóink emlékezhetnek rá, Martin
Colloms angol szakíró tesztjei nyomán vezettük be, mindjárt a Hifi
Magazin legelső számában. Colloms később olyan módszert is talált,
amellyel a hangkarok rezgéseit is ki lehet mutatni, mégpedig igen
szemléletesen. Eljárását részletesen leírja a Hi-Fi Choice sorozat
egyik kötetében (Turntables and Tonearms, 1980), illetve később a
Hi-Fi News egyik számában. Nem tudjuk, az ő találmánya-e ez a mérés -
tudomásunk szerint eddig senki más nem publikált az övéhez (és most a
miénkhez) hasonló diagramsorozatot. Ha igaz tehát, mi követjük a
briteket elsőnek a kontinensről. Legutoljára száz évvel ezelőtt
fordult elő ilyesmi: amikor az első földalatti vasutat építettük.
(Lapzárta után értesültünk róla, hogy a HiFi Stereophonie februári
számában, amelyet még nem kaptunk meg, hasonló mérésekkel
foglalkoznak.)
A félreértések elkerülése végett, itt most nem a jólismert
hangkar-hangszedő rezonanciáról van szó. A hangszedő jele a teljes
hangfrekvenciás sávban gerjeszteni képes a hangkart, s abban -
konstrukciójától függően - a legkülönfélébb rezgések léphetnek fel.
Ezeket tehát a kar strukturális rezonanciáinak nevezhetjük. Első
olvasásra hihetetlennek tűnik, hogy a piciny hangszedőtű "meglengesse"
a nála sok nagyságrenddel nagyobb tömegű hangkart. És ez mégis jól
mérhető, sőt: reprodukálhatóan jól mérhető. Mindezt nem magyarázhatjuk
mással, csak a rezonancia-jelenség lényegével: az fog rezegni, ami
magától is rezegni szeretne. A hangszedőtű nem "rezgeti", hanem csupán
gerjeszti a rendszert. És hogy ez milyen hibákat okozhat a hangképben?
Ezen a ponton aztán Colloms is nagyon óvatos hangra vált, pedig neki
sokkal több a tapasztalata - és sokkal drágább kontrollberendezése
van, mint amilyet mi engedhetünk meg magunknak. "Nemkívánatos
modulációkat" emleget, "kolorációkat", "kismértékű bizonytalanságot a
sztereó képben" stb. Ne várjuk tehát, hogy a karrezonancia-görbék
birtokában most majd papírról is kapásból megmondhatjuk, hogyan fog
szólni egy-egy lemezjátszó. Valószínű azonban, hogy a karrezonanciák
igenis éreztetik hatásukat a hangképben, ha - és ez nagyon fontos - el
nem fedik őket más, jóval durvább hibák.
Műszer-összeállítás
A hangkarban éledő rezonanciákat a frekvencia függvényében
rajzoltattuk fel, a 20Hz-20kHz tartományban, hogy diagramjainkat
könnyű legyen összevetni a szokásos hangszedő-diagramokkal és a
hasonlókkal. Ehhez a méréshez indokolt olyan hangszedőt használni,
amely merev, kevéssé engedékeny, jobban "megrázza" a hangkart. Tehát
mozgótekercses hangszedőt választottunk, egy Ortofon MC 20-at (ennek
körülbelül 12mm/N az engedékenysége). A hangszedő oldalára
ragasztottuk fel a "mérés lelkét", egy Brüel & Kjaer 8307 típusú
gyorsulásérzékelőt, amelyet címlapunkon "életnagyságban" lehet látni.
A hangszedő oldalára erősítettük (körülbelül 15 milliméterre a hangkar
középvonalától), mert így a csavarirányú elmozdulásokra is biztosan
reagálni fog. A gyorsulásérzékelő olymódon működik, hogy van benne egy
piezoelektromos lapka, és ennek sarkain a rezgések hatására elektromos
töltésváltozás lép fel. Az így nyert feszültséget hagyományos
hangfrekvenciás voltmérőre, de szintíróra is rávihetjük: mindenkor
olyan jelet kapunk, amely arányos az érzékelőt ért mechanikai
rezgésekkel. A kis jószág egyébként rendkívül könnyű, mindössze 0,5
grammos, tehát nem változtatja meg számottevően a hangszedő tömegét,
nem okoz különösebb mérési hibát.
A hangszedővel 20Hz-20kHz közötti, folyamatosan változó
frekvenciájú, mindkét csatornán egyaránt modulált barázdákat
játszottunk le a Brüel & Kjaer QR 2009-es mérőlemezről. A jelet
természetesen az érzékelő saját kivezetőkábeléről vettük le, de
szükségünk volt a hangszedő hangfrekvenciás jelére is. Ugyanis a
gyorsulásérzékelő igen parányi jeleket szolgáltat, s ez valósággal
elvész a zajban. A mérést csak úgy lehet elvégezni, hogy a
mérőfrekvenciákkal szinkronban futtatunk egy szelektív voltmérőt,
amelynek mindig csak azt a frekvenciát szabad érzékelnie, amelyet a
hangszedő éppen letapogat, mert itt várható a rezonancia, itt fog a
jel igazán kiemelkedni a zajból. A műszerek tehát nem a
hangfrekvenciás jelet mérik, de az fogja vezérelni őket. Minden görbét
azonos, változtatás nélküli műszerállással vettünk fel.
Szemléletesebben elbeszélve: egyik irányban a hangfrekvenciás jel
az Ortofon MCA 10-es elő-előerősítő után egy Brüel & Kjaer 4416-os
kapcsoló és átvitel-ellenőrző egységre jut, ez indítja a
diagrampapírt, a frekvenciagörbét bevezető 1kHz-es startjel nyomán. A
másik irányban: a gyorsulásérzékelő jelét egy ugyancsak Brüel &
Kjaer-féle töltéserősítőre visszük, majd egy B & K 2010 típusú
analizátorra és onnan a B & K 2307-es szintíróra.
Karok és rendek
Az új mérési módszer ígéretesnek tűnt. Legszívesebben begyűjtöttük
volna mindazokat a lemezjátszókat, amelyeket a Hifi Magazin immár
négyéves fennállása során teszteltünk, hogy pótlólag mindegyikről
felvegyük a karrezonancia-görbét. Sajnos, már nem minden típushoz
tudtunk hozzáférni, egyébként is csak új, kifogástalan példányok
jöhettek szóba, szétrázódott karcsapágyú öreg készülékekkel
értelmetlen lett volna kísérletezni. Végülis összesen 12
lemezjátszóról mutatunk diagramot. Ebből nyolc készülék idehaza is
kapható volt, a többi már drágább vagy éppenséggel különleges típus. A
tizenkét diagramot úgy csoportosítottuk, hogy az első hasábba kerüljön
a "klasszikus SME-rendszerű" karok görbéje. Ezek a hangkarok hajlított
fémcsőből készültek, fejszerelvényük kioldható és csereszabatos.
1. SME 3009/II hangkar (etalon-lemezjátszónkra szerelve).
2. Pioneer PL-200.
3. Hitachi HT-324.
4. Panasonic SL-H 401.
5. Akai AP-100C.
6. Taya DP-510.
A többi típus mind másmilyen:
7. Tesla NC 440
("kvázi"-SME, vékonyabb, nem csereszabatos a többivel).
8. Pioneer PL-2
(egyenes karbonfiber kar, speciális kioldható fejtartó).
9. Hitachi HT-50S
(egyenes karbonfiber kar,speciálisan kioldható fejtartó).
10. Dual 701
(egyenes fémcső, speciális kioldható fejszerelvény).
11. Hadcock GH 228 D
(egyenes fémcső, leszerelhető fejtartó. - Ezt a hangkart is
ML-féle etalonlemezjátszónkra szerelve mértük.)
12. Linn Ittok LVII
(a Linn Sondek lemezjátszón. Vastag, egyenes fémcső,
a fejtartót nem lehet leszerelni róla).
Milyen az ideális karrezonancia-görbe? Semmi esetre sem lineáris,
hiszen ezúttal nem használunk RIAA-korrektort, nem csökkentjük a
hanglemez magasfrekvenciás kiemelését. Figyelembe véve ezt és néhány
más tényezőt (például a mérőlemez sajátosságait, a különböző mozgatott
tömegek arányait), azt várhatjuk, hogy a görbe 20Hz-től 1-2kHz-ig
azonos szinten marad, majd ettől kezdve körülbelül 6dB/oktáv
meredekséggel emelkedik. Ezt a lankás emelkedőt azonban sziklás
hegyoldalakká szabdalják a karrezonanciák.
Colloms interpretációja szerint (amely szokás szerint logikusnak
látszik) nemcsak az a fontos, hogy a rezonanciák minél kisebbek
legyenek, hanem az is, hogy minél nagyobb frekvenciasávot hagyjanak
szabadon a diagram bal oldalán.
A rezonanciák frekvenciájából következtetni lehet arra a
konstrukciós elemre, amely ezt a rezonanciát előidézte. Például az
SME-típusú, kioldható fejtartók 180 és 250Hz között mutatnak
jellegzetes rezonanciát. Ez a pont 300Hz-ig feltolható, ha különös
gonddal alakítják ki az SME-závárzatot, és még feljebb csúszhat, ha a
papucs "odanőtt" a karcsőhöz. A mi tizenkét hangkarunk közül csak a
Linn volt ilyen - tény, hogy Colloms is, mi is erről mértük a legszebb
görbét. Szintén jellegzetes rezonanciát okozhat, de már 70 és 150Hz
között az ellensúly és minden egyéb bigybiritty, mint például az
oldalsó rudacskára szerelt, elegáns kis pót-ellensúly.
Rangsort állítani vagy meghatározni a karok "hangminőségét"
pusztán a karrezonancia-görbe alapján, túlságosan merész dolog volna.
Papíron mindenképpen a Linn Ittok látszik a legjobbnak: első erős
rezonanciája 340Hz-en jelentkezik, és nem is különösebben éles. A Dual
és a Hadcock már 200Hz-en "megszólal", bár a kiemelés ezeken sem túl
magas. Érdemes itt megfigyelni a Hadcock görbéjén egyfajta
egyenletességet: a csúcsok szinte szabályosan növekvő amplitúdóval
követik egymást.
Rendkívül hasonló egymáshoz a legtöbb SME-típusú kar görbéje (SME,
PL-200, SL-H 401, HT-324). Kár, hogy van ebben a csoportban egy
"kakukktojás" is, a HT-50S: ez egyenes, karbonfiber-kar, és mégis úgy
viselkedik, mint az SME. Rezonanciája érezhetően feljebb van ugyan
(270Hz-en), de hasonlóképpen éles: a görbe egy 40 decibeles
szökeléssel szinte a diagrampapír tetejéig ágaskodik. Ugyanezt teszi
az SME is, és bizony ez nem a leghízelgőbb egy olyan hangkarra nézve,
amelynek az árán ma is komplett lemezjátszót lehet vásárolni. Létezik
azonban ennek a karnak, már nagyon régóta, egy olyan változata is,
amelyen nincs SME-závárzat, nem lehet leszerelni róla a papucsot.
Annak a görbéje esetleg szebb lenne.
A hátralevő négy kar görbéje (NC 440, DP-510, AP-100C és PL-2) már
100Hz környékén is éles rezonanciát mutat. A három SME-szerű kartól
elüt viszont a Pioneer karbonfiber hangkarja: ennek a görbéje - a már
említett rezonanciától eltekintve - sokkal tisztább, egyenletesebb az
alsó tartományban.
Arány és lépték
Mérési módszerünk - hangsúlyozzuk - objektív és reprodukálható.
Ezek a 30-40 decibeles berezgések valóban léteznek, de csak azért
ennyire riasztóak, mert mi úgyszólván nagyítóüveg alá helyeztük őket.
Ha a helyes léptékkel számolunk, a karrezonanciák eltörpülnek más
zavaró jelekhez, például az akusztikai visszahatáshoz képest.
Maradjunk az akusztikai visszahatásnál. Ennek a görbéjét mi egy
50dB átfogású diagrampapíron adjuk meg. Az "ablak" nagyjából megfelel
a zene valódi arányainak. A legfelső vonal a nagyon-nagyon hangos zene
szintjét jelzi, és némely hifi-lemezjátszó visszahatási görbéje
csaknem ugyanilyen magasra szökik egy-egy (mély) frekvencián. Még a
leggondosabban izolált készülékek is produkálnak egy-két 10-15
decibeles csúcsot. Ugyanezen a diagrampapíron a karrezonanciák vagy
nem is volnának láthatók, vagy éppen-csakhogy megjelennének az
"ablakpárkány" fölött. Nincs kizárva (persze, ez is csak teória, de
egyszer még alaposabb vizsgálat tárgya lehet), hogy éppen az
akusztikai visszahatás az, amely gerjeszteni képes a legkritikusabb
karrezonanciákat.
Meg lehet-e hallani a hangkar strukturális rezgéseit? A közhasznú,
átlagos hifi-lemezjátszókon aligha. Akusztikai visszahatásuk annyira
erős, hogy minden valószínűség szerint elfedi a karrezonanciákat.
Nagyon is elképzelhető azonban, hogy egyes drága, minden
paraméterükben gondosan megtervezett, s akusztikailag különösen jól
izolált futóművek (mint éppen a Linn) valóban "különbséget tudnak
tenni" a hangkarok között, ki tudják mutatni a karrezonanciák okozta
kolorációt, hangelszíneződést.
Sólymos Antal
Méréseinket a Magyar Elektrotechnikai Ellenőrző Intézet
laboratóriumában végeztük. Képünkön: pillantás a műszerekre -
halszemoptikával