Überprüfung eines Schallplattenpielers mit Meßschallplatten

Wie können Sie die korrekte Funktion Ihres Schallplattenspielers überprüfen?

1. Sie schicken Ihr kostbares Gerät an eine autorisierte Werkstatt und lassen das Laufwerk überprüfen. In der Praxis ist dies aufwendig und langwierig und birgt ein nicht unerhebliches Transportrisiko.

2. Sie erwerben eine Testschallplatte, machen eine Aufnahme einer Spur dieser LP und schicken uns diese .wav Datei. Sie erhalten von uns eine automatische Auswertung.

Die Testschallplatte von Clearaudio

Es gibt eine Vielzahl von Testschallplatten auf dem Markt, dies sind teilweise sehr hochwertige z.B. von Bruel&Kjaer. Die meisten sind jedoch historisch und nur noch gebraucht verfügbar. Der wirkliche Zustand ist damit unklar.

Die Testschallplatte von Clearaudio ist eine Neuproduktion und zeigt daher ein definiertes Verhalten. Daher haben wir uns mit unserer Auswertung auf diese LP spezialisiert.

Diese LP enthält u.a. eine Aufnahme mit einem Pilotton von 1kHz und ein Sweep von 20-20kHz.

Welche Parameter können wir auswerten?

1. Frequenzgang des gesamten Systems vom Tonabnehmer bis zum Ausgang Ihres Phono-Verstärkers.

2. Drehzahl

3. Gleichlaufschwankungen (Wow&Flutter)

4. Übersprechen

5. Verzerrungen über der Frequenz

Was benötigen Sie für eine Messung Ihres Schallplattenspielers?

1. Die Testschallplatte von Clearaudio
2. Ein PC/Laptop wit einer geeigneten Soundkarte
3. Eine Aufnahme des Sweep Spignals (ca. 5min)
4. Schicken Sie uns die .wav Datei (ca. 90MB)
5. Sie erhalten die automatisierte Auswertung von uns.

Analyse der Aufnahmen der Testschallplatte von Clearaudio

Die Spur beginnt mit einem Pilotton mit der Frequenz von 1kHz und einer Länge von 10s. Mit diesem Pilotton können bereits Frequenzabweichungen ermittelt werden und die Pegel kalibriert werden. Danach folgt eine kurze Pause. Dananch folgt der "Sweep", ein Gleitton von 20-20kHz innerhalb von 50s. Dieser Sweep wird in verschiedenen Aufnahmen auf die beiden Kanäle verteilt. Es gibt Aufnahmen nur mit jeweils einem Kanal, sowie der Summe und der Differenz auf beiden Kanälen. Auf diese Weise kann das Übersprechen ermittelt werden.

Schauen wir uns zunächst den Verlauf des Pegels in dB über der Zeit an.

Man erkennt deutlich, den relativ konstanten Pilotton, die Pause und den Sweep.

Interssanter wird es, wenn man die Momentanfrequenz misst und auch wieder über der Zeit darstellt.

Bitte beachten Sie, dass die Y-Achse (Frequenzachse) logarithmisch ist. In dieser Darstellung ist der Sweep linear. Das wiederum bedeutet, dass die Frequenz innerhalb des Sweeps - wie es in der Audiotechnik üblich ist - exponentiell erhöht wird.

Schauen wir uns zunächst den Pilotton genauer an. In der Übersicht erscheint er zwar konstant mit 1000Hz, aber....

Man erkennt eine Abweichung von ca. 0.6% (994Hz statt 1000Hz) und eine Schwankung, die auch als Wow&Flutter bezeichnet wird. Weiter unten in diesem Artikel werten wir die Drehzahlabweichungen und Gleichlaufschwankungen genauer aus.

Der Frequenzgang des Plattenspielers

Aus dem Sweep kann der Pegel über der Momentanfrequenz aufgetragen werden. Dies ist der klassische Frequenzgang.

Sie können damit den Tonabnehmer und die RIAA-Entzerrung prüfen.

3D Darstellung: das Spektrogramm

Das Spektrogram ist ein hilfreiches Werkzeug, um den Pegel über der Zeit UND der Frequenz darzustellen.

Man erkennt den Signalverlauf in einem Überblick.

Im folgenden Bild stellen wir den Pilotton als klassisches 3D-Bild dar. Hier erkennt man deutlich die Harmonischen bei 2Hz, 3kHz usw.

In ideales Übertragungssystem würde nur den Ton bei 1kHz zeigen. Durch Nicht-lineare Effekte werden Oberwellen erzeugt.

Zum Ausmessen verwendet man eher eine normale spektrale Darstellung (FFT)

Die erste Oberwelle bei 2kHz beträgt -48dB mit Bezug auf den Pilotton. Die Verzerrungen liegen damit um Größenordnungen unter denen von modernen digitalen Aufzeichnungssystemen. Diese erreichen Verzerrungen unterhalb von -120dB (z.B. APX555 von Audio Precision). Das sind 70dB weniger, oder als Spannungververhältnis 1:3000. Die digitalen Systeme haben damit 3000mal geringere Verzerrungen. Aber vermutlich sind es genau diese deutlichen Verzerrungen, die bei den Enthusiasten den "warmen Klang" bewirken. 

An dieser Stelle möchten wir keine Diskussion pro oder contra einer LP vs. einer digitalen Aufnahme führen. Unser Ziel ist es, dass Ihr Plattenspieler die bestmöglichen Ergebnisse erzielt.

Übersprechen (englisch: Crosstalk)

Auf der Messschallplatte ist das Testsignal so aufgenommen, dass der Pilotton auf beiden Kanälen vorhanden ist. Der Sweep ist jedoch nur auf einem Kanal. Auf dem anderen Kanal sollte daher Stille sein. Dies ist jedoch nicht der Fall, da es bedingt durch das mechanische System zu Übersprechen kommt. Diese Übersprechdämpfung sollte möglichst hoch sein.

Dieses Übersprechen erkennt man bereits aus einem einfachen Pegel-Zeitverlauf. Hier werden grob etwa 18dB erreicht.

In der Auswertung wird die Übersprechdämpfung über der Frequenz aufgetragen.

 THD: Total Harmonic Distortion eines Schallplattenspielers

Aus dem Sweep können auch die nicht-linearen Verzerungen (THD) über der Frequenz bestimmt werden. Wir werten 5 Oberwellen aus. Bei höheren Freuenzen z.B. 10kHz erscheint nur noch die erste Oberwelle, da weitere Oberwellen bereits im Ultraschallbereich sind. Typische Aufnahmen haben eine Abtastfrequenz von 44.1 oder 48kHz. Damit wären höhere Oberwellen bereits oberhalb der halben Abtastrate. Auf Anfrage werten wir auch Aufnahmen mit Abtastraten von 96kHz und 192kHz aus. Bitte beachten Sie, dass der Sweep auf der Testschallplatte jedoch nur bis 20kHz reicht.

Messung der Gleichlaufschwankungen eines Plattenspielers

Die Gleichlaufschwankungen (Wow&Flutter) sind ein wichtiges Qualitätsmerkmal eines Plattenspielers. Hohe Schwankungen der Drehzahl führen zu "Leiern", geringere Schwankungen führen zu einem "rauhen" Klang. Die Grundlagen hierzu haben wir in dem verlinkten Artikel zusammengefasst.

Aus dem Pilotton der Testschallplatte kann die absolute Drehzahlabweichung und die Gleichlaufschwankungen bestimmt werden.

Schauen wir uns die Frequenz des Pilottons über der Zeit an. Eigentlich sollte dieser konstant 1000Hz betragen. Aber einen solchen "idealen" Plattenspieler gibt es nicht.

Eine andere Darstellung ist die Abweichung von der Nenndrehzahl in %.

In der Audiotechnik werden diese Abweichungen in der Regel nach IEC60386 bewertet. Dieses Filter bewertet bestimmte Abweichungen stärker als andere. Die Filterkurve wurde durch umfangreich Hörtests ermittelt und international standardisiert.

In den Datenblätter findet man nur die Mittelwerte. Die betragen für die obige Auswertung:

Abweichung von der Nenndrehzahl: -0.37%

Gleichlaufschwankungen (Wow&Flutter:

RMS unbewertet: 0.068%

RMS bewertet nach  IEC60386: 0.035%

2-sigma bewertet nach IEC60386:   0.066%

Die Abweichungen sind bewertet grundsätzlich deutlich geringer. Daher muss man bei Vergleichen besonders aufpassen. In der Norm IEC60386 wird neben dem Effektivwert (RMS) der bewerteten Frequenzabweichungen ein weiterer Parameter "2-sigma" definiert. Dieser statistische Parameter gibt an, dass 95% der Momentan-Frequenzabweichungen unterhalb dieses Wertes (hier 0.066%) liegen. Es ist jetzt Zufall, dass dieser Wert ähnlich dem unbewerteten RMS liegt.  Diese Werte haben nichts miteinander zu tun und müssen jeweils getrennt verglichen werden. Die einzige Gemeinsamkeit ist, dass alle drei Werte in % angegeben werden.

Relevante Normen

IEC 60386:1972/AMD1:1988
Method of measurement of speed fluctuations in sound recording and reproducing equipment

DIN IEC 60386:1995-04
Meßverfahren für Geschwindigkeitsschwankungen bei Tonaufzeichnungs- und -wiedergabegeräten (IEC 60386:1972 + A1:1988)