Die Plattennadel – Herzstück der analogen Wiedergabe

Wer hätte das gedacht? In Zeiten des digitalen Musikstreamings geht die Zahl der verkauften Musikalben stetig nach unten, aber die Verkaufszahlen von Schallplatten wachsen seit 5 Jahren – und das sprunghaft. Im Kalenderjahr 2014 stieg der Verkauf der „schwarzen Scheiben“ um fast 30%. (Quelle: Bundesverband Musikindustrie)

Zeit, sich dem Thema der Schallplatten-Abnahme zu widmen und damit auch, um etwas in der Historie der Firma Shure zu stöbern.

Bereits 1937 baute Shure die ersten Abtastsysteme und  brachte 1958 den weltweit ersten (magnetischen) Stereo Tonabnehmer M3D auf den Markt. Seitdem hält Shure  das Patent auf das Stereo MM Abtastsystem.

In den 60ern und 70ern des 20. Jahrhunderts war Shure sicherlich unbestreitbar der größte Hersteller von Phono-Nadeln mit einer Produktion von bis zu 28.000 Systemen pro Tag. 1964 kam die erste Version des V15 heraus, das bei vielen Platten-Presswerken als Referenz-System eingesetzt wurde.

In den 80er Jahren begann der Siegeszug der CD und damit der Einbruch für die Nadel-Industrie. Als in den 90er Jahren manche DJs zu scratchen begannen, stellte sich heraus, dass die schon in den 70er  entwickelte M44-7 hervorragende Features hierfür bot. Schnell etablierte sich diese Nadel unter den Scratchern und für Shure begann eine kleine Renaissance des Phono-Zweigs.

Das letzte neu entwickelte Abtastsystem ist das Whitelabel inklusive Bajonett-Anschluss. Es wurde speziell für DJs entwickelt und kam 2002 auf den Markt. Die letzte Version des V15VxMR wurde 2004 aufgrund von gesetzlichen Einschränkungen der Nutzung von Beryllium vom Markt genommen.

In den letzten Jahren hat Shure nun die Weiterentwicklung von Phono Nadeln eingestellt. Dennoch haben wir noch immer einige Modelle für DJs und Home Hifi im Programm.

Schauen wir aber nun ein paar interessante technische Aspekte bei der Abtastung einer Schallplatte an.

Der Schliff

Die ursprüngliche Form des „Diamanten“ ist eine Halbkugel bzw. ein sphärischer Nadelschliff. Der Durchmesser ist abhängig von der Verwendung. Die klassische Normalrille einer Schellackplatte (mit 78 Umdrehungen pro Minute) benötigt eine Nadelspitze mit einer Verrundung von 65 µm. Dies bietet noch unser M78S System. Zum Abspielen einer typischen Langspielplatte mit der Mikrorille, wie wir sie heute noch kennen, wird eine Verrundung von  etwa 18 µm benötigt. Wäre die Verrundung zu klein, würde die Nadel nicht auf der Flanke der Rille aufliegen (wo die Information aufgeprägt ist), sondern auf dem Rillenboden. Bei einer zu großen Spitze würde die Nadel nicht in die Rille eintauchen können.

Eine sphärische Nadel hat den Nachteil, dass sie sich schnell in der Rille verkanten kann. Je kleiner die Abmessung der Nadel längs zur Rille, desto exakter kann die Nadel der Rille folgen. Aus diesem Grund gibt es biradiale oder elliptische Nadelschliffe.

1983 kam die V15V-MR auf dem Markt. Die erste Shure Nadel mit einem sehr scharfen Schilff namens „Micro Ridge“. Dabei wird die Abmessung in Rillenachse minimiert, wodurch die Abtastfähigkeit maximiert wird.

Nachgiebigkeit

Je weicher der Abtaster gelagert ist, desto schneller kann die Nadel der Rille folgen und desto geringer kann die Auflagekraft sein. Eine härter aufgehängte Nadel hat den Vorteil, dass sie mit höhere Auflagekraft gefahren werden kann und deshalb besser in der Rille bleibt. Die meisten heute erhältlichen Shure Nadeln weisen eine mittlere Nachgiebigkeit von 25 µm/mN auf. Ein paar Ausnahmen, wie beispielsweise das SC35C , haben eine sehr geringe Nachgiebigkeit von nur 5 µm/mN.

Wichtig bei der Auswahl der Nadel ist, dass die Nachgiebigkeit zum Tonarm passt. Nadeln mit einer hohen Nachgiebigkeit (weiche Aufhängung) erfordern einen eher leichten Tonarm, wohingegen schwere Tonarme für Nadeln mit harter Aufhängung prädestiniert sind. Das Zusammenspiel von Masse und Nachgiebigkeit ergibt eine Resonanzfrequenz, die im Bereich 8 – 12 Hz liegen sollte. Die Berechnung der Eigenfrequenz erfolgt mit dieser Formel:

Formel ResonanzMM oder MC?

Hinter MM und MC verbergen sich keine römischen Zahlen, sondern die zwei üblichen Arten, auf welchem physikalischen Prinzip die mechanische Bewegung der Nadel in ein elektrisches Signal umgewandelt werden: Moving Magnet und Moving Coil. Dabei ist das Prinzip der bewegten Spulte älter. Wie der Name schon sagt, bewegt sich hier eine Spule (aufgewickelter Draht) in einem Magnetfeld. Das zugrundeliegende physikalische Prinzip ist die Induktion – ganz laienhaft ausgedrückt: Ein im Magnetfeld bewegter elektrischer Leiter produziert Strom. Zur Erhöhung des Ausgangssignals wird der Draht nun einfach einige Male zur Spule aufgewickelt. Je mehr Wicklungen die Spule hat, desto höher ist das Ausgangssignal, aber desto schwerer wird auch die Spule – was die Auslenkung wiederum behindert. Deswegen muss die bewegliche Masse sehr gering gehalten werden und damit auch das Ausgangssignal.

MC - Moving Coil

MC – Moving Coil

Nachteil des MC Systems ist, dass die Nadel nicht einfach ausgetauscht werden kann. Bei einer abgenutzten Nadel muss das System entweder komplett ausgetauscht werden oder zum „Retippen“ an den Hersteller eingeschickt werden.

Hier liegen die Vorteile des MM System. Wie die Abbildung zeigt, kann der am Ende des Auslegers befindliche Magnet einfach mit der Nadel nach vorne rausgezogen werden. So ist ein Auswechseln der Nadel schnell und einfach möglich.

MM - Moving Magnet

MM – Moving Magnet

Bei diesem System schwingt nun ein Magnet in einem Magnetfeld. Durch die Bewegung ergeben sich Änderungen des magnetischen Fluss, die wiederum mit einer Spule um den Magneten herum in ein elektrisches Signal abgebildet werden. Da nun die um den Magneten angebrachte Spule nicht bewegt werden muss, kann die Wicklungsanzahl wesentlich höher als bei einem MC System sein. Dadurch ist der erzielbare Ausgangspegel höher als beim Aufbau der bewegten Spule und hat sich bei DJs durchgesetzt. MC Systeme können ein detailliertes Klangbild erzeugen und sind etabliert bei audiophilen Schallplatten-Genießern.

RIAA-Vorverstärker

Wer nun das Ausgangssignal des Abtastsystems direkt in seine Stereo-Anlage einstecken will, wird schnell vom schlechten Klang enttäuscht sein. Denn erstens ist es sehr leise und zweitens ist der Klang total „verbogen“. Es fehlen die Bässe und Mitten. Das rührt daher, dass das Audiosignal nicht linear auf die Platte geprägt wird. Tiefe Töne hätten eine sehr große Auslenkung der Rille, was zu einem großen Rillen-Vorschub und somit zu einer sehr kurzen Spielzeit der Scheibe führen würde. Deswegen werden die Tiefen reduziert und „leiser“ auf die Scheibe geschrieben.

Hohe Töne würden nur zu einer sehr geringen Auslenkung der Nadel führen, wodurch enormes Rauschen und auch Störgeräusche durch kleine Kratzer und Staubablagerungen laut wiedergegeben würden. Aus diesem Grund werden die Höhen „lauter“ auf die Platte geschrieben.

Diese Verzerrung muss der Phono-Vorverstärker wieder rückgängig machen. Es werden die Tiefen angehoben und die Höhen abgesenkt. Definiert wird diese Entzerrung durch die RIAA Kennlinie.

Wichtig bei der Auswahl des Phono Vorverstärkers ist in erster Linie die Anschlussmöglichkeit der physikalischen Prinzipien MM und/oder MC. Phono-Verstärker aus dem DJ-Bereich weisen oft nur einen MM Eingang auf, wohingegen der typische HiFi-Verstärker sowohl einen MM als auch einen MC Eingang bietet.

Montage

Auch wenn in der langen Historie der Schallplatte unzählige Montagearten hervor sprießten, ist heutzutage lediglich der 1/2″ Standard Mount anzutreffen. Dabei wird das Abtastsystem mit zwei Schrauben (die einen Abstand von einem halben Zoll haben) am Tonarm bzw. an der Headshell montiert. Ganz selten ist noch das T4P-Stecksystem (P-Mount) anzutreffen. Hierfür bieten wir noch ein System an – das M92E, das im Lieferumfang allerdings noch einen 1/2″-Adapter parat hält.

Abnutzung

Mit jedem Abspielen einer Schallplatte gibt es (leider) Abnutzung. Sowohl an der Nadelspitze als auch an der Vinyl-Platte. Um die Abnutzungen minimal zu halten, ist eine korrekte Einstellung vorzunehmen. Dabei ist die empfohlene Auflagekraft (und damit auch die Anti-Skating-Kraft) des Herstellers einzuhalten. Bei einer „gesunden“ Nadel mit korrekter Einstellung ist die Abnutzung der Schallplatte marginal. Ist die Nadel allerdings  schon recht abgenutzt, weist sie harte Kanten auf und der Schaden an der Schallplatte wird größer. Deswegen sollte die Nadel nach 500 bis höchstens 1000 Spielstunden ausgetauscht werden.

Ein paar Empfehlungen
  • M25C – kostengünstiges Einstiegssystem
  • M97xE – hochwertigstes HiFi-System mit elliptischem Nadelschliff
  • M78S – Mono-System zum Abtasten von Schellack-Platten mit Normalrille
  • M44-7 – das System zum Scratchen mit der höchsten Spurtreue und druckvollem Klang
  • Whitelabel – das DJ System zum Scratchen oder Mixen mit direktem Bajonett-Anschluss

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