"Je kunt het de fles niet verwijten dat de melk zuur is…"
Slechts weinigen beseffen dat de naalddruk 1,5 à 2 ton/cm² bedraagt èn dat de temperatuur in het raakvlak tussen naald en groef oploopt tot 200-300°C. Het is immers géén toeval dat alleen vinyl geschikt is omdat deze materie een "geheugen" heeft en na plaatselijke verhitting onmiddellijk de vorige vorm aanneemt.
Indachtig de uitspraak van audio coryfee Jan Kool (decennialang audioredacteur bij het muziekblad 'Luister') gaan we in dit artikel in op allerlei feiten en weetjes omtrent het 'zwarte goud'. Er is al jaren, feitelijk meteen na de introductie van de Compact Disc begin tachtiger jaren van de vorige eeuw, een discussie gaande over vinyl: klinkt het nu beter dan CD of juist minder. Ook zal er een filmpje te zien zijn dat gemaakt is bij Record Industry Haarlem dat het procedé van het persen van vinyl laat zien. Allereerst wat theorie.
De tekst van het hier volgende is van de hand van Jan de Kruijff (eveneens zijn leven lang audioredacteur en muziekrecensent) en getiteld: "Werken met audio-apparatuur". Het is overgenomen uit een cursus van Teleac (ISBN 9065330437) uit 1982.
De platenspeler
Op een stereo-grammofoonplaat is de geluidsinformatie ondergebracht in de microscopisch smalle groef. De binnenste groefflank bevat de informatie voor het linker kanaal, de buitenste die van het rechter stereokanaal. Beide groefflanken staan onder een hoek van 90 graden. Tijdens het snijden van de moederplaat beweegt de arm, waarin de snijbeitel is gemonteerd langs een rechte horizontale lijn over het plaatoppervlak. Bij het afspelen van de grammofoonplaat beweegt de naald van het aftastelement zich in een boog over dat plaatoppervlak. Een ander praktisch aspect is, dat bij het snijden van de laagste frequenties de snijbeitel een zeer grote uitslag moet maken. Dat kost veel ruimte op het plaatoppervlak en kan ervoor zorgen dat bij het spelen de naaldtip uit de groef springt. Omgekeerd is de uitslag bij hoge frequenties heel klein, waardoor ruisproblemen kunnen ontstaan. Om deze twee problemen in één keer op te lossen, worden grammofoonplaten gesneden volgens een internationaal genormeerde frequentiekarakteristiek, dus met een officiële 'voorvervorming', die RIAA-correctie heet. (RIAA staat voor: Record Industry Association of America)
Volgens deze correctie worden tijdens het maken van de zogenaamde lacquer de lage tonen verzwakt en de hoge tonen versterkt. Bij weergave van de elpee moet deze correctie weer precies in het spiegelbeeld worden gecompenseerd. In de phono-ingang van de versterker is daarom een elektronische RIAA-correctie ingebouwd. Bij heel wat goedkopere, opnieuw uitgebrachte verzamelplaten met veel oude nummers per elpee - en dus een lange speelduur - worden om ruimte te winnen de frequenties onder de 300Hz extra verzwakt en wordt bovendien de dynamiek begrensd. Vandaar dat die platen nogal eens vlak en kaal klinken; ze geven een weinig 'levendige' indruk.
Het loopwerk
De taak van de platenspeler lijkt op het eerste gezicht simpel: de elpee met een vaste en gelijkmatige snelheid laten ronddraaien. De moeilijkheden zitten verborgen achter de zo onschuldige woorden 'vaste' en 'gelijkmatige'. Helaas heeft elk mechanisch systeem met bewegende delen wrijving, trillingen, schommelingen en ongelijkmatigheden in de beweging. Bij de platenspeler geeft dat in het ergste geval hoorbare bijgeluiden zoals een ongelijkmatige toonhoogte (zweving of jank) en motordreun (gestommel of rumble).
Het loopwerk van een platenspeler valt uiteen in drie gedeelten: de motor, de overbrenging en het plateau. Bij een echt HiFi-waardige platenspeler moet de motor aan vijf voorwaarden voldoen:
- het voorgeschreven toerental draaien en wel constant
- dit toerental moet constant blijven, ook als de netspanning of de belasting veranderen
- hij moet trillingsvrij werken
- hij mag geen magnetisch strooiveld veroorzaken omdat dit 'brom' (50, 100, 150Hz et cetera) in het aftastelement kan opwekken
- de motor moet urenlang werken zonder warm te worden of kuren te vertonen
Twee typen wisselstroommotoren voldoen aan deze voorwaarden: de inductiemotor en de synchroonmotor. Net als bij de elektrische klok wordt het toerental bepaald door de netfrequentie van 50Hz, dat heel constant is. Omdat al die motoren met een hoger toerental draaien dan de voor de grammofoonplaat voorgeschreven 331/3 en 45 toeren per minuut, moeten ze via een toerenverminderende schakel met het plateau worden verbonden. Hiervoor zijn twee manieren:
a. tussenwielaandrijving waarbij de motor een (rubber) tussenwiel aandrijft dat op zijn beurt het plateau aandrijft. De omschakeling tussen beide toerentallen geschiedt met behulp van een hefboom. Deze drukt het tussenwiel tegen één van de twee verschillend dikke gedeelten van de motoras. De voordelen zijn: een eenvoudige goedkope contructie en een simpele toerentalwisseling. Nadelen: het tussenwiel kan gaan slijten of gaan slippen waardoor zweving gaat optreden. Bovendien kunnen motortrillingen gemakkelijk op het plateau en dus op de elpee en het aftastelement worden overgebracht, met extra rumble als gevolg.
b. snaar- of riemaandrijving waarbij een rubber of kunststof drijfriem wordt gebruikt om het plateau te laten draaien. Toerentalvermindering wordt verzorgd door de drijfriem om één van beide motorasgedeeltes met een verschillende diameter te leiden. Het grote voordeel is dat er minder bewegende delen zijn en dat de motortrillingen via de snaar nauwelijks het plateau kunnen bereiken. Wel kan op den duur slip en dus zweving optreden als de snaar uitrekt.
Enige decennia terug is een derde type aandrijving in gebruik gekomen:
c. direct-drive, waarbij de motor-as ook plateau-as is zodat elke extra overbrenging vervalt. Hiervoor worden zeer langzaam draaiende elektromotoren gebruikt. Deze directe aandrijving heeft bijna alleen voordelen. Het lage toerental van de motor genereert nauwelijks rumble. De ontbrekende overbrenging sluit zweving en andere storingen vrijwel uit en van slijtage is bijna geen sprake. Wel is het een duurdere oplossing.
Let op: geen van bovengenoemde typen aandrijving is superieur. Mits goed ontworpen en gedimensioneerd zijn er heel goede direct-drive, snaar of tussenwiel aangedreven modellen op de markt. Denk niet voor een paar tientjes op de eerste rang te kunnen gaan zitten. De grootgrutter en de witgoed-en-herrie supermarkt verkopen inhakend op de hype ook modellen die van alles kunnen (Bluetooth en ingebouwd phonotrapje), maar feitelijk niks echt goed doen.
Toerentalfijnregeling
Een sterk wisselend toerental van het plateau veroorzaakt zweving, maar ook een constant afwijkend toerental geeft toonhoogte-afwijkingen. Wanneer een platenspeler een toerental van 351/3 per minuut heeft in plaats van 331/3, dan geeft dat een verhoging van de toonhoogte van een halve toon, hetgeen goed hoorbaar is. Daarom hebben sommige platenspelers een fijnregeling voor het toerental, met meestijds een bereik van 5%. Bij eenvoudige modellen wordt het toerental op mechanische wijze geregeld, bij wat duurdere en veelal ook betere geschiedt dit elektronisch. Vaak kom je de zogenaamde kwartssturing tegen die het toerental uitstert nauwkeurig aanhoudt.
Stroboscoop
Om het toerental te controleren is er de stroboscoop. In de eenvoudigste vorm is dit een kartonnen schijfje, dat per toerental voorzien is van een reeks streepjes of puntjes. Vaak hebben platenspelers een ingebouwde stroboscoop: een klein (neon-)lampje schijnt op de streepjes die op de rand van het plateau staan. Door interferentie van het 50Hz licht lijkt het of de streepjes in het onderhavige toerental stilstaan.
Controleer het toerental met het losse stroboscoopschijfje op het etiket tijdens het draaien opdat de gebruiksomstandigheden zo goed mogelijk zijn.
Plateau
Het plateau moet groot genoeg zijn om een elpee helemaal te dragen en te ondersteunen. Het moet dan ook een doorsnee hebben van 30 à 31 cm. Een groot plateau heeft een extra voordeel: als het eenmaal in beweging is, werkt het als een groot en zwaar vliegwiel, dat door zijn traagheid het toerental mooi constant helpt houden. Het plateau is het liefst van aluminium - kunststof mag ook - omwille van het uitblijven van magnetische invloed(en) op het aftastelement.
Typen platenspeler
- Handbediend: plateau aanzetten, arm uit steun, naald boven de groef, lift laten zakken en aan het eind van de plaat lift omhoog, arm terug in steun en plateau stil zetten.
- Halfautomaten: arm uit steun en lift laten zakken. Aan het eind van de plaat keert de arm vanzelf terug en stopt het plateau.
- Volautomaat: druk op de knop en alles gaat vanzelf.
- Platenwisselaar: inmiddels in onbruik geraakt en met reden…
De arm
De toonarm moet het aftastelement dragen en ervoor zorgen dat de naaldtip zo goed mogelijk in de groef spoort. Daarnaast moet de toonarm de benodigde naalddruk leveren en zorgen dat ongewenste krachten worden opgeheven. Doorgaans zijn de toonarmen gemaakt van lichte soorten metaal (vaak aluminium), hout, kunststof of carbonfiber, waardoor het eigen gewicht laag en de stabiliteit groot is. Er zijn radiale en tangentiale toonarmen. De eerstgenoemde komt het meeste voor en heeft een lengte van 225 à 240 mm (9 of 12 inch) en op één punt uit het midden van het plateau gemonteerd. Hierdoor zal de naaldtip tijdens het afspelen van de elpee van buiten naar binnen in een boog bewegen. We hebben al eerder gezien dat de snijbeitel altijd in een rechte lijn beweegt langs het plaatoppervlak tijdens het snijden van de moederplaat. Ook het aftastelement moet dus zo'n rechte lijn volgen om fouten te voorkomen.
Bij de radiale toonarm wordt slechts op één of twee punten van de elpee voldaan. De afwijking die zich op alle andere punten voordoet noemen we de tangetiale fouthoek. De grootte van deze fouthoek is afhankelijk van de plaats van de naaldtip op het plaatoppervlak. Het is logisch dat hier geldt: hoe kleiner de fouthoek des te kleiner de vervorming. De hoogste waarde moet zo dicht mogelijk aan de buitenrand van de elpee worden bereikt. Zolang de tangentiale gfouthoek niet groter wordt dan 2 graden is de ontstane vervorming niet waarneembaar. We kennen verschillende manieren om de tangentiele fouthoek zo klein mogelijk te houden. Eén manier is om de arm extra lang te maken, maar daardoor neemt de massa en dus ook de traagheid toe. Beter is om de combinatie aftastelement en de houder (= headshell) onder een hoek van ongeveer 23 graden op de toonarm te bevestigen. Tot slot kan men de afmetingen van de arm/plateau combinatie nog verbeteren door de oversteek - het verschil in lengte van de afstanden tussen het vertikale armlager en de naaldtip enerzijds en het vertikale armlager en het plateaumidden (= spindle) anderzijds. Dit verschil moet in de regel zo'n 14mm zijn en is bij de inbouw van het aftastelement met een bij de platenspeler meegeleverde mal precies instelbaar. Naar vorm onderscheiden we radiale armen in rechte, J-vormige en S-vormige modellen.
Recht is ook het tweede type toonarm: de tangentiale. Deze tangentiale arm wordt immers ook gebruikt om de snijbeitel te dragen… en heeft in principe een fouthoem van 0 graden. Zo'n tangentiale toonarm is echter wel kostbaar en door een eigen aandrijving en sturing nogal kwetsbaar!
Dwarsdruk en -compensatie
Aan zichzelf overgelaten zal een aftastnaald op een glad oppervlak naar binnen bewegen, ook wel 'skating' geheten. Om dit te voorkeomen heeft een behoorlijke platenspeler hiervoor een zogenaamde dwarsdrukcompensatie, oftewel 'antiskating'. Dit is altijd een kwestie van compromissen omdat de dwarskracht afhankelijk is van de naalddruk, de naaldvorm en de luidheid van het muzieksignaal. De dwarsdrukcompensatie kan op verschillende manieren worden vorm gegeven: soms een gewichtje dat aan een nylonkoordje wordt gehangen, soms magnetisch en soms met een veertje.
Het aftastelement
Het aftastelement tast met de naaldpunt de groef af en zet de mechanische beweging om in overeenkomstige elektrische trillingen. Wanneer de naald door de groef spoort wordt deze door de golving van de groefwanden in horizontale en vertikale richting bewogen. En daarmee zijn we meteen aangeland bij een echt probleem: de naaldtip moet gecompliceerde, minuscule slingerpaden van de groef heel precies en razendvlug volgen zonder het contact met de groefwanden verliezen; vergelijk het met de bobslee die naar beneden gaat. Om dat mogelijk te maken moet de bewegende massa van de naaldtip, het naaldarmatuur (= cantilever) en de naaldophanging zo klein mogelijk zijn. Deze eigenschap noemen we het aftastvermogen (= trackability). De meest voorkomende aftastelement principes zijn:
- kristal of keramisch waarbij de werking berust op het piëzo-elektrisch effect. Door de gevoeligheid voor warmte en vocht inmiddels decennialang uit de gratie.
- dynamisch die uit een spoeltje en een magneetje bestaan. Bij het magneto-dynamisch element is een kleine permanente magneet aan de naaldhouder bevestigd en beweegt vrij tussen een paar spoeltjes. De spanningsafgifte is hoger dan bij het tweede type dynamische element, dat moving coil heet. In dit laatste type beweegt een op de naaldhouder gemonteerd spoeltje tussen de twee magneetjes in de behuizing van het element. Nadeel van die geringere spanningsafgifte is dat het MC-type een extra versterking nodig heeft om op zogenaamd lijn-niveau naar de voortrap van de versterker geleid wordt. Nota bene: de versterkingsfactor vanaf groef naar een redelijk afluisterniveau via de luidspreker is één miljoen.
Aftastnaalden
Werd vroeger de naald van saffier gemaakt, tegenwoordig is dat diamant waarbij de speelduur kan liggen tussen 400 tot 1000. Aanvankelijk werden naalden met een bolronde tip (sferisch of conisch genoemd) en een afrondingsstraal van plm. 15 micron gebruikt. De snijbeitel waarmee de moederplaat wordt gesneden heeft echter een echte beitelvorm. Daarom is men er meer en meer toe overgegaan om elliptische (ook wel bi-radiaal geheten) naalden te gebruiken - 7x18 micron is een heel gebruikelijke tipvorm. De elliptische naald veroorzaakt wel een grotere slijtage van naald en plaat. Bij gebruik van een elliptische naald loopt de druk door het kleiner contact op tot 3.500 tot 4.000 kg/cm2. Reden genoeg om geen naaldkrachtwaarden boven de 20mN (= 2 gram) te gebruiken. In de zeventiger jaren zijn de elliptische naaldvormen verder verfijnd en verbeterd: hyper-elliptsch, stereohedron, lijn-contact, fine-line, Shibata en onze vaderlandse VandenHul.
zie voor enkele voorbeelden van naaldtips: https://www.facebook.com/photo/?fbid=3585585408438779&set=pcb.1937863129981458
Compliantie - geciteerd van https://www.high-endforum.nl/topic/12846-compliance/
Compliantie ("beweeglijkheid", "meegaandheid") betreft de soepelheid/stugheid waarmee de cantilever (naaldhouder) is opgehangen in de elementbody. Hoge compliantie = soepele ophanging en lage compliantie = stugge ophanging.
Relatie met de effectieve armmassa:
- een laag-compliant element vereist veel kracht om de naald te bewegen in het element. Als je dat combineert met een lage effectieve armmassa, zal de groefbeweging niet de cantilever bewegen in de elementbody (= geluid), maar gewoon de hele arm mee heen en weer nemen. Je hebt dan te weinig lage tonen in het geluid en het middengebied lijdt hier ook onder. Ook zal het element veel energie doorgeven aan de arm, die dus stevig moet zijn en voorzien van hele goede en goed afgestelde armlagers.
- een hoog compliant element staat gemakkelijk grote naalduitslagen toe. Als je zo'n element zou combineren met een hoge effectieve armmassa, loop je de kans dat (bij plaathobbels, excentrische platen enz.) de cantilever (naaldophanging) afbreekt. Ook heb je meer vervorming in het geluid, omdat gedurende een groot deel van de tijd de cantilever niet in het midden onder het element staat, maar schuin t.o.v. het element: dan is de fouthoek groot en de vervorming hoog. (Over de formulering zullen wel wat mensen hier struikelen, maar het gaat me om je het principe over te brengen.)
Het optimum is dat je een element kiest dat o.a. qua compliantie past bij de effectieve armmassa van je arm en de mechanische opbouw van je draaitafel (bv. doorgifte van externe energie door de sokkel, aanwezigheid subchassis, af kunnen voeren van mechanische energie bij laag-compliante elementen). Hiervoor vind je op deze site links (https://www.high-endforum.nl/search/?q=compliance&quick=1) naar tabellen voor elementgegevens en arm/draaitafelgegevens, waardoor je op voorhand een goede match kunt onderzoeken, uitgaand van de draaitafel/arm of uitgaand van een element. Optimaal is een resonatiefrequentie van 8-12 Hertz, met een optimum bij pakweg 11 Hertz.
De effectieve armmassa is de massa die door het element wordt heen en weer bewogen, bestaande uit contragewicht, armstuk achter het draaipunt, armstuk voor het draaipunt, element-shell (en gewicht van het element). Je kunt dat meten door het contragewicht te verwijderen en met gemonteerde shell, zonder element het gewicht te meten met een preciezie weegschaaltje. het kan ook redelijk nauwkeurig met een Mars/Twix en een lineaaltje (zoek daarvoor hear op "twix").
Een zeer interessant en lezenswaardig artikel aangaande elementen: https://www.ortofon.com/support/support-hifi/everything-you-need-to-know-about-carts/?utm_medium=email&utm_campaign=HiFi%20Newsletter%20July%202021&utm_content=HiFi%20Newsletter%20July%202021+CID_843d9d56a6e9239b40ef31185cabe9f4&utm_source=Email%20marketing%20software&utm_term=Read%20the%20brochure
Bekijk ook dit interessante filmpje: https://www.facebook.com/watch/?v=581899765352449
Dan nu de beantwoording van de in de intro van dit artikel gestelde vraag: klinkt vinyl nu beter dan CD of juist minder?
Uit het voorgaande verhaal moge duidelijk zijn dat er bij het persen van een elpee en het daarna aftasten middels een platenspeler een groot aantal parameters een rol spelen. Het overzetten van het oorspronkelijke bronmateriaal, of nu analoge tape of de bitstroom uit de flash memory recorder, naar de snijbeitel en het verdere procedé tot de elpee, doorloopt zoveel stadia die de kwaliteit van de te beluisteren muziek mee bepalen dat het eigenlijk onmogelijk is überhaupt tot een vergelijk te komen. Niet dat het maken van een CD niet ook diverse stadia doorloopt, om maar te zwijgen van de uitlezing en correctie van de bits in de CD-speler zelf! Ik acht het dan ook onmogelijk hierover een zinnige uitspraak te doen. Het valt wat mij betreft in de vergelijking ten onzent uit de fruitsector: appels met peren. Kiest u zelf wat u het mooiste vindt, waar u de grootste belevingsfactor bij ondervindt. Toegegeven, sommigen willen het vuurtje wel eens opstoken ten faveure van vinyl, maar niet zelden ingegeven door prijs van hun platenspeler. Enig snobisme is de audiofiel niet vreemd.
Voor hen die het leuk vinden hier een link naar een interessant artikel:
Op 4 december 2023 trof ik volgend berich: "Happy birthday to the Inventor of the 33⅓ LP Record, Peter Carl Goldmark, Born December 2, 1906 (d. 1977)
Hungarian-born American engineer. He invented the 33⅓ LP (Long Play) record (1948). One side played for 23 minutes as compared to about 4 minutes for the current 78 records. His 33⅓ LP records are still an industry standard for vinyl records. There were originally 10-inch and 12-inch versions, but the 10-inch version was soon phased out.
Why is it called a "Record Album"?
Prior to the 33⅓ Long Play, records had a thicker groove and ran at 78 rpms and therefore were only about 3-5 minutes per side. Because of this, music was sold on multiple records gathered together in a book called an "album." The new 33⅓ LP could play about 23 minutes per side, therefore, all the records from a typical "album" could by stored on a single 33⅓ LP, but the name "album" stuck.
He also invented the first commercial color television (1940). His television used a spinning color wheel that alternated transmission in red, green, and blue. CBS broadcast using his system in 1950-51, but it was not compatible with the existing black and white sets and was dropped in favor of a competing technology developed for RCA and NBC. He also developed the "Highway Hi-Fi," which could play 7-inch LP records in automobiles.