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lathe_record_cutter
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Für mich war es schwer das richtige Forum zu finden. Denn einerseits geht es um Music-Recording und Technik und Hardware und News, aber andererseits um ein Gerät, das es so gar nicht gibt! Ich kann nicht einmal abschätzen, ob ich hier völlig falsch am Platz bin, oder Goldrichtig?!
Somit sage ich mal "Hallo" an alle Freunde des Recording auf eine Schallplatte
Vorab:
Nachdem ich den Beitrag „Wie man eine Schallplatte herstellt“ gelesen habe, sind mir sofort die Vinyl Befürworter und Gegner, die CD-Freunde und die Freunde der digitalen Medien aufgefallen. Vinyl boomt – Vinyl stirbt.
Mir hat mal jemand gesagt: „Besser CD – die spielt sich wenigstens nicht ab und behält die Qualität“.
Und da hat er recht gehabt. Ich verstehe was er meint. Eine Schallplatte hat natürlich im Gegensatz zu einer CD-Gebrauchsspuren. Sie braucht auch mehr Platz. Eine CD nimmt auch mehr Platz ein, als die Musik digital zu speichern und ist schlechter als eine Master-FLAC-Datei. Trotzdem denke ich, dass jedes Medium seinen Platz hat. Und wer das Musikhören gerne zelebriert (und nicht permanent weiter-weiter-weiter drückt) ist mit einer Schallplatte sehr gut bedient.
Ich bin bei der Fertigstellung meines Prototypen eines Stereo-Schallplatten-Schneidegerätes.
Da ich noch etwas Flexibilität im Bereich Bedienung und Design habe, wollte ich HiFi-Liebhaber fragen, wie sie sich so ein Gerät vorstellen.
In diesem Zusammenhang möchte ich mich vorstellen: Ich bin ehemaliger Musiker und Entwicklungsingenieur aus Österreich, 55 Jahre alt, liebe analoge HiFi-Technik und Schallplatten. An der Entwicklung des Schallplattenschneidegerätes für Musiker (Gruppen), DJ's und Privatanwender habe ich seit vielen Jahren gearbeitet und stehe unmittelbar vor der Fertigstellung.
Um die Anwenderbedürfnisse möglichst gut zu erfüllen habe ich einen kurzen Fragebogen vorbereitet. Wenn Sie am Schallplattenspielen und eventuell auch an einem Schneidegerät grundsätzlich interessiert sind, bitte ich Sie den Fragebogen am Ende des Beitrags (natürlich anonym) auszufüllen. Wenn Sie kein Interesse daran haben, dann lassen Sie sich vielleicht mit den folgenden Informationen inspirieren.
In jedem Fall danke ich Ihnen für das Interesse und besonders, wenn Sie den Fragebogen ausfüllen.
Doch zuvor möchte ich einen Beitrag mit Hintergrund-Basiswissen zum Schallplattenschneiden veröffentlichen.
ALLGEMEINES ZU SCHALLPLATTEN-SCHNEIDEGERÄTEN
GESCHICHTE:
Kurzweilig zusammengefasst begann das Schneiden von Rillen in Platten 1887 die (nach entsprechender Bearbeitung) über ein Grammophon abgespielt werden konnten. Ab 1896 kam die Schellackplatte auf den Markt und diese wurde ab 1930 schrittweise durch Vinylplatten ersetzt.
(Siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Schallplatte)
Schallplattenrillen (Wikipedia)
HEUTIGE VINYLPLATTENHERSTELLUNG (einfache Erklärung):
Auch heute noch werden die Plattenrohlinge auf Schneidegeräten aus den 80er-Jahren gefertigt. Dabei wird das Mastersignal (Tonband oder Digital) über einen Schneidekopf in einen Plattenrohling geschnitten. Der Plattenrohling besteht aus einer Metallplatte, die mit einer speziellen Lackschicht überzogen ist. Die Lackschicht ist relativ weich und daher gut und nahezu ohne Nebengeräusche zu schneiden. Der Rohling wird dabei auf einem kräftigen und laufruhigen Plattenteller bewegt. Der Schneidekopf besteht aus zwei (stereo) Lautsprechern, die im 90° Winkel angeordnet sind und einen Saphier-Stichel bewegen. Der Stichel schneidet das Signal in die Platte. Auflagekraft, Position und Schneidewinkel werden dabei genau eingehalten. Wie bei einer Drehbank wird der Schneidekopf von außen nach innen bewegt. Diese Bewegung kann konstant oder variabel sein (leise Tonquellen = wenig Vorschub; laute Stellen = großer Vorschub).
Schallplattenschneidegerät Neumann (Wikipedia)
Es wird immer nur eine Seite geschnitten. Die zwei geschnittenen Platten (Seite A und B) werden dann in das Presswerk gesendet. Dort werden die Lack-Platten galvanisch Metallbeschichtet um jeweils ein Negativ (Vater) zu erhalten. Daraus werden dann wieder galvanisch mehrere Positive (Mütter) erzeugt, aus denen dann jeweils mehrere Negative (Söhne) erzeugt werden. Diese Söhne werden dann in die Presse eingespannt und das Vinylgranulat (PVC/PVA) wird bei hohem Druck und Temperatur zu Schallplatten gepresst. Theoretisch könnte man schon aus dem „Vater“ die Platten pressen, aber die Pressform wird mit jeder Pressung schlechter und kann nur 400x benutzt werden.
Bei DMM-Schnitten wird nicht in Lack, sondern in eine Kupferplatte geschnitten (Direct Metal Mastering). Das ist zwar für den Schneidekopf schwieriger, aber es entfällt der Verarbeitungsschritt der Galvanisierung für „Vater & Mutter“.
Schallplattenschneidegerät DMM (Wikipedia)
(Siehe auch http://mikiwiki.org/wiki/Schallplattenherstellung
und https://www.fairaudio.de/hintergrun...railroad-tracks-masteringstudio-besuch-1-dwt/ ).
Ein Problem für die Plattenindustrie entstand im Februar 2020 als das Apollo/Transco Werk in Kalifornien abgebrannt ist. Dort wurden fast 85% der weltweiten Lack-Rohlingplatten hergestellt und es gibt bis heute keine neuen Hersteller.
(Siehe auch https://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Masters_Corporation_fire )
HERSTELLUNG VON KLEINSERIEN (einfache Erklärung):
Bei Kleinserien (ca. 1-100 Stück) wird in den Plattenrohling in Echtzeit (Seiten A und B) geschnitten und die geschnittene Platte kann direkt am Plattenspieler abgespielt werden. Lackbeschichtete Platten sind dafür nicht geeignet, sie sind viel zu teuer (ca. € 80,- je Stück je Seite) und zu weich. Die Nadel des Plattenspielers würde die Platte nach 2-3x Spielen zerstören und auch die Abspielnadel wird durch Verkleben (Lack) zerstört. Daher wird auf PVC oder PETG Kunststoff geschnitten. Die Vorteile sind die Kosten (etwa € 6 - € 10 je Stück) und die Haltbarkeit wie bei Vinylschallplatten. Der Nachteil ist, dass es viel aufwendiger und schwieriger zu schneiden ist und statt Saphire ein Diamantstichel notwendig wird. Auch die stillen Stellen sind etwas lauter als bei gepressten Platten.
WUSSTEN SIE, DASS EIN SCHALLPLATTEN-SCHNEIDEGERÄT FOLGENDE KOMPONENTEN BZW. EIGENSCHAFTEN BESITZT?
DER PLATTENTELLER:
Er muss antriebsstark sein, eine stabile Lagerung besitzen, hohe Gleichlaufeigenschaften aufweisen und präzise gefertigt sein. Darüber hinaus muss er entsprechend gefertigt sein, um ein „Verrutschen“ zwischen Platte und Teller zu verhindern. Im Idealfall können Drehzahlen 33,3; 45; 78 U/min und auch 16,7; 22,5; 39 U/min für „Half Speed Mastering“ durchgeführt werden. Plattengrößen 7“, 10“ und 12“ (30cm) sollen möglich sein. Im Idealfall auch 14“ Platten. Je größer die Plattenaufnahme desto präziser und stabiler muss der Plattenteller gebaut sein.
DER SCHNEIDEKOPF:
Unabhängig davon, ob es sich um einen Mono- oder Stereokopf handelt, soll der Schneidekopf Frequenzbereiche bestenfalls von 20Hz bis 18kHz übertragen können. Dabei sollen die Resonanzfrequenzen möglichst gering sein. Stereoköpfe sollen zusätzlich eine gute Kanaltrennung ermöglichen.
Schneidekopf Neumann (Wikipedia)
DAS SCHNEIDEKONZEPT:
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Drücken (Embedding) und Schneiden (Cutting).
Beim Drücken (Embedding) wird der Stichel (Wolfram-, Saphire- oder Diamantnadel) in die Oberfläche gedrückt, indem der Winkel des Stichel in Laufrichtung steht, also gezogen wird (ähnlich wie wenn man mit der Gabel ein Muster in die Butter zieht). Der Auflagedruck muss höher sein und die Qualität ist etwas geringer (begrenzte Hochfrequenzen). Auch der Stereoeffekt ist nahezu nicht vorhanden. Es entsteht aber kein „Schneidefaden“.
Drücken (Embedding)
Beim Schneiden (cutten) steht der Stichel 90° oder sogar gegen die Laufrichtung (ähnlich wie beim Linolschnitt). Dabei entsteht ein „Schneidefaden“ aus dem abgetragenen Material. Dieser Faden muss abgesaugt werden, da er sich sonst verfängt oder zwischen Stichel und Platte kommt und den Stichel zum Springen bringen kann. Die Qualität ist viel höher (hohe Frequenzen sind möglich) und es wird mit Saphire- oder Diamantnadel geschnitten.
Schneiden (cutting)
DER SCHNEIDESTICHEL:
Der Schneidestichel besteht aus Saphire oder Diamant. Anders als bei Tonabnehmersystemen sind die Flanken (gerade) im 90° Winkel und die Spitze ist nicht abgerundet. (Der Tonabnehmer – ob Rund- oder Ovalschliff - tastet beim Abspielen die Flanken ab). Die Haltbarkeit reicht von 10 Plattenseiten (bei Saphire Lackschnitten im Masterbereich) bis zu 100 Plattenseiten (bei Diamant PETG-Schnitten). Diamantstichel können mehrmals nachgeschliffen werden.
Schneidestichel
Schneidestichel mit Heizungsdraht
DER AUFLAGEDRUCK:
Ähnlich wie beim Plattenspieler muss der Stichel mit bestimmter Auflagekraft in die Platte schneiden (drücken). Der Auflagedruck bestimmt die Schnittbreite (ca. 40µm) und –tiefe (ca. 20µm). Wenn kein Signal übertragen wird (Startrille, Pause zwischen zwei Songs, Endrille) verringert sich die Schnitttiefe, was wiederum ausgeglichen werden muss, da sonst beim Abspielen die Nadel „springen“ kann. Der Auflagedruck kann auch einen geringfügig abgenutzten Stichel kompensieren.
DIE STICHELHEIZUNG:
Dabei ist ein Heizdraht um den Schneidestichel gewickelt und mit Strom durchflossen. Ein beheizter Stichel kann die Nebengeräusche (Silent Cut) verringern.
DIE PLATTENHEIZUNG:
Noch wichtiger als die Stichelheizung ist die Plattenheizung. Eine „warme“ Platte ist besser und vor allem leiser zu schneiden. Die Plattentemperatur bei PETG-Platten sollte dabei zwischen 30° und 40° liegen. Die Temperatur beeinflusst damit auch den „Schneidefaden“ des abgetrennten Materials. Zu hohe Temperaturen verformen den Rohling und lassen den „Schneidefaden“ beim Schneiden Schmelzen und verkleben (was ein Absaugen unmöglich macht). Zu geringe Temperaturen verringern die Schnittqualität.
DER RILLENABSTAND:
Je Seite eine Rille! Mit Rillenabstand ist der Abstand der Rille von einer Umdrehung zur Nächsten gemeint. Je nach Lautstärke bei der Aufnahme und Frequenz (Bässe brauchen mehr Platz) kann im Extremfall der Stichel bis zu 200µm in jede Richtung ausschlagen (Signalbreite maximal 400µm)! Damit die geschnittene Rille nicht mit der Rille bei der folgenden Umdrehung überlappt, muss somit ein „Vorschub“ von ca. 420µm ausgeführt werden (bei Embedding muss der Abstand noch größer sein, weil beim Drücken etwas an Material in die Rille der vorhergehenden Rille gedrückt wird).
Bei konstantem Rillenabstand (420µm) wäre die Zeit für Musik bald abgelaufen (bei 33,3U/min max. 6 Minuten). Wenn man leiser schneidet und weniger Bässe schneidet (z.B.: ab 40Hz) kann man 20 Minuten Musik schneiden.
Bei variablen Rillenabstand verändert sich der „Vorschub“ abhängig von Lautstärke und Bässen. So wird bei leisen Stellen auf 80µm verringert und bei Lauten Stellen auf 400µm erhöht. Somit kann man auch bei lautem“ Schnitt länger aufnehmen. Es ist allerdings ein sehr aufwendiges Verfahren da im Idealfall das Musiksignal 1,8 Sekunden vor dem Schnitt verfügbar sein muss.
In jedem Fall muss der Vorschub absolut gleichmäßig sein, weil verständlicherweise eine „ruckartige“ Ungenauigkeit von 1µm bereits einen gut hörbaren Ton erzeugen würde. Dafür werden hochpräzise Antriebsspindeln verwendet.
WHITE NOISE:
„Weißes Rauschen ist ein Rauschen mit einem konstanten Leistungsdichtespektrum in einem bestimmten Frequenzbereich. Weißes Rauschen wird als ein stark höhenbetontes Geräusch empfunden. Weißes, in der Bandbreite beschränktes Rauschen wird in den Ingenieur- und Naturwissenschaften häufig verwendet, um Störungen in einem sonst idealen Modell abzubilden (vgl. Wikipedia)“.
White Noise Frequenzanalyse
Dieses Testsignal bildet „gleichzeitig“ einen Ton in allen Frequenzen an (z.B.: 20Hz – 20kHz). Dabei wird jede Frequenz mit der gleichen „dB Intensität“ übertragen. Zum Testen ist dieses Signal ideal, weil am Ende auch wieder eine „gerade“ Signalkurve herauskommen soll.
In der Abbildung ist der Rillenabstand mit 300µm konstant. Unterschiedliche Lautstärken beim Schneiden zeigen die unterschiedlichen „Ausschläge“ der Rille (dabei ist die Rillenbreite selbst mit 48µm relativ konstant).
Geschnittenes White Noise Signal (unterschiedliche Lautstärke)
DAS SCHALLPLATTEN MASTERING:
Damit ist nicht das Mastering eines Musikstückes gemeint, mit dem man grundsätzlich die Rohe Aufnahme verbessert und Peaks verhindert (das kann man ohnehin machen). Vielmehr ist die Aufbereitung der Musikstücke für eine Schallplattenaufnahme gemeint. Denn anders als bei Tonband- oder Digitalaufnahmen wird hier die Rille mechanisch geschnitten (oder gedrückt). Somit sind die mechanischen Grenzen der Technik zu beachten:
IRIAA-EQUALIZER:
Würde man ein Musikstück ungefiltert schneiden, dann würden niedrige Frequenzen (20-400Hz) viel zu laut wiedergegeben werden und hohe Frequenzen (ab 5kHz) fast nicht zu hören sein. Das liegt daran, dass 10W eines Signals bei 100Hz den Lautsprecher und somit den Schneidestichel langsam und stark bewegen kann. 10W eines Signals bei 5.000Hz bewegt den Schneidestichel zwar schnell aber kaum mit einem nennenswerten Ausschlag. (Das hat mit dem Verhältnis aus Frequenz und Amplitude zu tun).
Daher wurde in den 60er Jahren die Schneidekennlinie IRIAA (Inverse RIAA-Entzerrkurve) festgelegt.
Dabei werden niedrige Frequenzen gedämpft und hohe Frequenzen verstärkt. (Phonoverstärker sind mit RIAA-Equalizer ausgestattet, was beim Abspielen der Schallplatte im gleichen Maße die niedrigen Frequenzen verstärkt und hohe Frequenzen dämpft.
(Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Schneidkennlinie )
RIAA und IRIAA Kennlinie
HOCHPASS-FILTER (LOWCUT):
Ein Hochpassfilter lässt „hohe“ Frequenzen passieren. Da im Audiobereich diese Filter eingesetzt werden um ein Frequenzband unterhalb eines Bereiches von z.B.: 20Hz abzuschneiden (also Frequenzen ab 20Hz passieren lassen) werden sie auch LOWCUT-Filter genannt. Beim Plattenschneiden sollen zu tiefe Frequenzen vermieden werden. Weil Sie „viel Platz“ verbrauchen oder weil im Extremfall die Nadel beim Abspielen aus der Rille springen kann.
Ein LowCut-Filter kann digital oder analog aufgebaut sein und sollte für das Plattenschneiden variabel einstellbar sein (z.B.: 20-30-40-60 Hz)
Low-Cut-Filter (20Hz -12dB)
TIEFPASS-FILTER (HIGHCUT):
Ein Tiefpassfilter lässt „tiefe“ Frequenzen passieren. Da im Audiobereich diese Filter eingesetzt werden um ein Frequenzband oberhalb eines Bereiches von z.B.: 20kHz abzuschneiden (also Frequenzen bis 20kHz passieren lassen) werden sie auch HIGHCUT-Filter genannt. Beim Plattenschneiden sollen zu hohe Frequenzen vermieden werden weil der Schneidekopf dadurch extrem belastet wird (Spulen können durchbrennen).
Das entsteht durch die starke Verstärkung der IRIAA Kennlinie die bei 20kHz um +20dB verstärkt wird. Auf den 20W Lautsprecher können dann schon mal 300W anliegen (wenn der Verstärker die Leistung hat). Bei 10kHz wird „nur“ noch +13dB verstärkt.
Ein HighCut-Filter kann digital oder analog aufgebaut sein und sollte für das Plattenschneiden variabel einstellbar sein (z.B.: 9kHz-12kHz-15kHz-18kHz-20kHz)
High-Cut-Filter (20kHz -12dB)
ELLIPTIC EQUALIZER (EEQ):
Dieser Equalizer wird nur für Stereo-Schnitte benötigt. Da es bei Musikstücken im Bereich sehr niedriger Frequenzen in Stereo dazu kommen kann, dass der linke und rechte Kanal phasenverschoben den Bass spielen, würde das auch so geschnitten. Das Problem entsteht beim Abspielen, weil dann die Nadel aus der Rille hüpft. Daher muss bereits beim Schneiden dafür gesorgt werden, dass so etwas nicht passiert. Daher wird der EEQ (ich nenne ihn selbst gerne MONO-BASS-EQUALIZER) eingesetzt. Er „monoisiert“ geringe Frequenzen, kann digital oder analog aufgebaut sein und sollte für das Plattenschneiden variabel einstellbar sein (z.B.: Mono bis 75hZ, bis15Hz und bis 300hZ). Darüber hinaus soll er unverzerrt Stereosignale weitergeben.
PARAMETRISCHER EQUALIZER:
Ähnlich einem Grafic-Equalizer hebt diese bestimmten Frequenzen an und senkt andere ab. Allerdings macht er das nicht mit einem Regler je Frequenzbereich. Der Parametric-EQ hat im Prinzip drei Regler:
1A: FREQUENZ: Dieser Regler wählt stufenlos der Frequenzbereich (z.B.: 550Hz).
1B: GAIN: Dieser Regler wählt stufenlos die Verstärkung bzw Dämpfung der Frequenz (z.B.: +4,5dB)
1C: Q: Dieser Regler wählt stufenlos die Frequenzbandbreite – also wie „spitz“ oder „flach“ die Frequenzkennlinie sein soll. So wird bei einem Q=15 nur ein Bereich von 0,1 Oktaven beeinflusst (spitz) wobei ein Q=0,5 etwa 2,5 Oktaven umfasst (flach).
(Siehe https://13db.de/wissen/q-und-bandbreite-am-eq/ )
Parametrischer EQ (links mit Q=0,5; rechts mit Q=15)
Aber so ein Parametrischer Equalizer besteht in der Regel nicht aus nur einer Einheit, sondern aus mehreren (4 bis 6). Damit lassen sich extreme Verzerrungskennlinien erstellen.
Das dient einerseits zur Kompensation der Resonanzkurven des Cutterhead, aber auch zum Mastern der eigenen Musik-Schnitte. Man kann somit mit mehr Bässen, Mitten oder Höhen schneiden.
Signalverzerrung durch vier Parametrische EQ
FEEDBACK COIL EQUALIZER:
Moderne Schneideköpfe besitzen kleine Feedback-Spulen (eine je Kanal). Dabei wird die Bewegung der Lautsprecher (die durch das Signal abgespeist werden) über die Feedback-Spulen gemessen. Dann wird das „originale“ Musiksignal und das Feedback-Coil-Signal verglichen und somit Resonanzen kompensiert. Das bedeutet ein „sauberes“ resonanzkompensiertes Schneiden.
LIMITER:
Ein Limiter oder Begrenzer ist ein dynamikbearbeitendes Effektgerät in einem Rig oder ein Plug-in, das den Ausgangspegel (Amplitude der Spannung des Audiosignals) auf einen bestimmten Wert herunterregelt. Dieser wird durch den „Limiter Threshold“ (Schwellenwert) festgelegt. Damit wird beim Schneiden ein Übersteuern (Clipping) verhindert.
VERSTÄRKER - ENDSTUFE:
Je qualitativer der Verstärker, desto qualitativer ist der Schnitt. Das besondere bei einem Verstärker für Schallplattenschnitt ist, dass er eine hohe Leistung benötigt und diese hohe Leistung rasch (ohne Zeitverzögerung) verfügbar ist. Obwohl die Lautsprecher im Cutterhead nur 10W, 20W oder 40W Lautsprecherspulen besitzten, benötigt die Endstufe etwa 300W.
Wenn ein Lautsprecher z.B.: 15W seine Leistung bei 1kHz wiedergibt, so benötigt er bei doppelter Frequenz auch die doppelte Leistung. Also bei 2kHz etwa 30W; bei 4kHz etwa 60W; bei 8kHz etwa 120W und bei 16kHz etwa 240W! Folglich werden für 20kHz etwa 300W benötigt.
Natürlich sind 300W für einen 15W Lautsprecher eine sehr hohe Belastung, auch wenn Sie nur sehr kurz auftritt, was den Lautsprecher stark aufheizt. Die Neumann-Schneidegeräte in den 80er-Jahren hatte dafür eine Heliumkühlung der Lautsprecher, um bis 20kHz schneiden zu können (und waren an Ihren Grenzen). Moderne Hochtonlautsprecher sind ferrofluidgekühlt und haben dadurch eine höhere Belastbarkeit. Trotzdem wird meist „nur“ bis 16kHz oder 18kHz geschnitten.
DIE ABSAUGUNG:
Der oben erwähnte „Schneidefaden“, der aus dem abgetragenen Material entsteht, muss über ein Saugrohr (dann ein Schlauch) direkt neben den Schneidestichel abgesaugt werden. Das wird im besten Fall durch eine Hochleistungs-Rotationspumpe umgesetzt.
Rotationspumpe
Kolbenpumpen würden einen pulsierenden Luftstrom erzeugen, welcher wiederum (wegen der Nähe zum Schneidestichel) den Stichel hin und her bewegen, was wiederum beim Abspielen hörbar ist. Eine Hochleistungs-Rotationspumpe erzeugt einen gleichmäßigen Luftstrom und überhitzt nicht. Der „Schneidefaden“ muss vor der Pumpe noch in einem Behälter aufgefangen und gesammelt werden, da er auf Dauer die Pumpe beschädigen würde.
Ich hoffe dieser grobe Überblick konnte verständlich die Basis des Schallplattenschneidens vorstellen.
Nun bitte ich Sie den Fragebogen (anonym) auszufüllen, damit ich Bedürfnisse und Erwartungen von HiFi-Liebhabern besser verstehe – unabhängig davon, ob Sie jemals so ein Gerät kaufen würden oder nicht.
Der Fragebogen ist auf Google-Forms erstellt, umfasst etwa 20 Fragen und dauert etwa fünf Minuten.
In jedem Fall danke ich Ihnen für das Interesse
LINK FRAGEBOGEN: https://forms.gle/VgJkvU1PJAVgkzP6A
Thomas
Somit sage ich mal "Hallo" an alle Freunde des Recording auf eine Schallplatte
Vorab:
Nachdem ich den Beitrag „Wie man eine Schallplatte herstellt“ gelesen habe, sind mir sofort die Vinyl Befürworter und Gegner, die CD-Freunde und die Freunde der digitalen Medien aufgefallen. Vinyl boomt – Vinyl stirbt.
Mir hat mal jemand gesagt: „Besser CD – die spielt sich wenigstens nicht ab und behält die Qualität“.
Und da hat er recht gehabt. Ich verstehe was er meint. Eine Schallplatte hat natürlich im Gegensatz zu einer CD-Gebrauchsspuren. Sie braucht auch mehr Platz. Eine CD nimmt auch mehr Platz ein, als die Musik digital zu speichern und ist schlechter als eine Master-FLAC-Datei. Trotzdem denke ich, dass jedes Medium seinen Platz hat. Und wer das Musikhören gerne zelebriert (und nicht permanent weiter-weiter-weiter drückt) ist mit einer Schallplatte sehr gut bedient.
Ich bin bei der Fertigstellung meines Prototypen eines Stereo-Schallplatten-Schneidegerätes.
Da ich noch etwas Flexibilität im Bereich Bedienung und Design habe, wollte ich HiFi-Liebhaber fragen, wie sie sich so ein Gerät vorstellen.
In diesem Zusammenhang möchte ich mich vorstellen: Ich bin ehemaliger Musiker und Entwicklungsingenieur aus Österreich, 55 Jahre alt, liebe analoge HiFi-Technik und Schallplatten. An der Entwicklung des Schallplattenschneidegerätes für Musiker (Gruppen), DJ's und Privatanwender habe ich seit vielen Jahren gearbeitet und stehe unmittelbar vor der Fertigstellung.
Um die Anwenderbedürfnisse möglichst gut zu erfüllen habe ich einen kurzen Fragebogen vorbereitet. Wenn Sie am Schallplattenspielen und eventuell auch an einem Schneidegerät grundsätzlich interessiert sind, bitte ich Sie den Fragebogen am Ende des Beitrags (natürlich anonym) auszufüllen. Wenn Sie kein Interesse daran haben, dann lassen Sie sich vielleicht mit den folgenden Informationen inspirieren.
In jedem Fall danke ich Ihnen für das Interesse und besonders, wenn Sie den Fragebogen ausfüllen.
Doch zuvor möchte ich einen Beitrag mit Hintergrund-Basiswissen zum Schallplattenschneiden veröffentlichen.
ALLGEMEINES ZU SCHALLPLATTEN-SCHNEIDEGERÄTEN
GESCHICHTE:
Kurzweilig zusammengefasst begann das Schneiden von Rillen in Platten 1887 die (nach entsprechender Bearbeitung) über ein Grammophon abgespielt werden konnten. Ab 1896 kam die Schellackplatte auf den Markt und diese wurde ab 1930 schrittweise durch Vinylplatten ersetzt.
(Siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Schallplatte)
Schallplattenrillen (Wikipedia)
HEUTIGE VINYLPLATTENHERSTELLUNG (einfache Erklärung):
Auch heute noch werden die Plattenrohlinge auf Schneidegeräten aus den 80er-Jahren gefertigt. Dabei wird das Mastersignal (Tonband oder Digital) über einen Schneidekopf in einen Plattenrohling geschnitten. Der Plattenrohling besteht aus einer Metallplatte, die mit einer speziellen Lackschicht überzogen ist. Die Lackschicht ist relativ weich und daher gut und nahezu ohne Nebengeräusche zu schneiden. Der Rohling wird dabei auf einem kräftigen und laufruhigen Plattenteller bewegt. Der Schneidekopf besteht aus zwei (stereo) Lautsprechern, die im 90° Winkel angeordnet sind und einen Saphier-Stichel bewegen. Der Stichel schneidet das Signal in die Platte. Auflagekraft, Position und Schneidewinkel werden dabei genau eingehalten. Wie bei einer Drehbank wird der Schneidekopf von außen nach innen bewegt. Diese Bewegung kann konstant oder variabel sein (leise Tonquellen = wenig Vorschub; laute Stellen = großer Vorschub).
Schallplattenschneidegerät Neumann (Wikipedia)
Es wird immer nur eine Seite geschnitten. Die zwei geschnittenen Platten (Seite A und B) werden dann in das Presswerk gesendet. Dort werden die Lack-Platten galvanisch Metallbeschichtet um jeweils ein Negativ (Vater) zu erhalten. Daraus werden dann wieder galvanisch mehrere Positive (Mütter) erzeugt, aus denen dann jeweils mehrere Negative (Söhne) erzeugt werden. Diese Söhne werden dann in die Presse eingespannt und das Vinylgranulat (PVC/PVA) wird bei hohem Druck und Temperatur zu Schallplatten gepresst. Theoretisch könnte man schon aus dem „Vater“ die Platten pressen, aber die Pressform wird mit jeder Pressung schlechter und kann nur 400x benutzt werden.
Bei DMM-Schnitten wird nicht in Lack, sondern in eine Kupferplatte geschnitten (Direct Metal Mastering). Das ist zwar für den Schneidekopf schwieriger, aber es entfällt der Verarbeitungsschritt der Galvanisierung für „Vater & Mutter“.
Schallplattenschneidegerät DMM (Wikipedia)
(Siehe auch http://mikiwiki.org/wiki/Schallplattenherstellung
und https://www.fairaudio.de/hintergrun...railroad-tracks-masteringstudio-besuch-1-dwt/ ).
Ein Problem für die Plattenindustrie entstand im Februar 2020 als das Apollo/Transco Werk in Kalifornien abgebrannt ist. Dort wurden fast 85% der weltweiten Lack-Rohlingplatten hergestellt und es gibt bis heute keine neuen Hersteller.
(Siehe auch https://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Masters_Corporation_fire )
HERSTELLUNG VON KLEINSERIEN (einfache Erklärung):
Bei Kleinserien (ca. 1-100 Stück) wird in den Plattenrohling in Echtzeit (Seiten A und B) geschnitten und die geschnittene Platte kann direkt am Plattenspieler abgespielt werden. Lackbeschichtete Platten sind dafür nicht geeignet, sie sind viel zu teuer (ca. € 80,- je Stück je Seite) und zu weich. Die Nadel des Plattenspielers würde die Platte nach 2-3x Spielen zerstören und auch die Abspielnadel wird durch Verkleben (Lack) zerstört. Daher wird auf PVC oder PETG Kunststoff geschnitten. Die Vorteile sind die Kosten (etwa € 6 - € 10 je Stück) und die Haltbarkeit wie bei Vinylschallplatten. Der Nachteil ist, dass es viel aufwendiger und schwieriger zu schneiden ist und statt Saphire ein Diamantstichel notwendig wird. Auch die stillen Stellen sind etwas lauter als bei gepressten Platten.
WUSSTEN SIE, DASS EIN SCHALLPLATTEN-SCHNEIDEGERÄT FOLGENDE KOMPONENTEN BZW. EIGENSCHAFTEN BESITZT?
DER PLATTENTELLER:
Er muss antriebsstark sein, eine stabile Lagerung besitzen, hohe Gleichlaufeigenschaften aufweisen und präzise gefertigt sein. Darüber hinaus muss er entsprechend gefertigt sein, um ein „Verrutschen“ zwischen Platte und Teller zu verhindern. Im Idealfall können Drehzahlen 33,3; 45; 78 U/min und auch 16,7; 22,5; 39 U/min für „Half Speed Mastering“ durchgeführt werden. Plattengrößen 7“, 10“ und 12“ (30cm) sollen möglich sein. Im Idealfall auch 14“ Platten. Je größer die Plattenaufnahme desto präziser und stabiler muss der Plattenteller gebaut sein.
DER SCHNEIDEKOPF:
Unabhängig davon, ob es sich um einen Mono- oder Stereokopf handelt, soll der Schneidekopf Frequenzbereiche bestenfalls von 20Hz bis 18kHz übertragen können. Dabei sollen die Resonanzfrequenzen möglichst gering sein. Stereoköpfe sollen zusätzlich eine gute Kanaltrennung ermöglichen.
Schneidekopf Neumann (Wikipedia)
DAS SCHNEIDEKONZEPT:
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Drücken (Embedding) und Schneiden (Cutting).
Beim Drücken (Embedding) wird der Stichel (Wolfram-, Saphire- oder Diamantnadel) in die Oberfläche gedrückt, indem der Winkel des Stichel in Laufrichtung steht, also gezogen wird (ähnlich wie wenn man mit der Gabel ein Muster in die Butter zieht). Der Auflagedruck muss höher sein und die Qualität ist etwas geringer (begrenzte Hochfrequenzen). Auch der Stereoeffekt ist nahezu nicht vorhanden. Es entsteht aber kein „Schneidefaden“.
Drücken (Embedding)
Beim Schneiden (cutten) steht der Stichel 90° oder sogar gegen die Laufrichtung (ähnlich wie beim Linolschnitt). Dabei entsteht ein „Schneidefaden“ aus dem abgetragenen Material. Dieser Faden muss abgesaugt werden, da er sich sonst verfängt oder zwischen Stichel und Platte kommt und den Stichel zum Springen bringen kann. Die Qualität ist viel höher (hohe Frequenzen sind möglich) und es wird mit Saphire- oder Diamantnadel geschnitten.
Schneiden (cutting)
DER SCHNEIDESTICHEL:
Der Schneidestichel besteht aus Saphire oder Diamant. Anders als bei Tonabnehmersystemen sind die Flanken (gerade) im 90° Winkel und die Spitze ist nicht abgerundet. (Der Tonabnehmer – ob Rund- oder Ovalschliff - tastet beim Abspielen die Flanken ab). Die Haltbarkeit reicht von 10 Plattenseiten (bei Saphire Lackschnitten im Masterbereich) bis zu 100 Plattenseiten (bei Diamant PETG-Schnitten). Diamantstichel können mehrmals nachgeschliffen werden.
Schneidestichel
Schneidestichel mit Heizungsdraht
DER AUFLAGEDRUCK:
Ähnlich wie beim Plattenspieler muss der Stichel mit bestimmter Auflagekraft in die Platte schneiden (drücken). Der Auflagedruck bestimmt die Schnittbreite (ca. 40µm) und –tiefe (ca. 20µm). Wenn kein Signal übertragen wird (Startrille, Pause zwischen zwei Songs, Endrille) verringert sich die Schnitttiefe, was wiederum ausgeglichen werden muss, da sonst beim Abspielen die Nadel „springen“ kann. Der Auflagedruck kann auch einen geringfügig abgenutzten Stichel kompensieren.
DIE STICHELHEIZUNG:
Dabei ist ein Heizdraht um den Schneidestichel gewickelt und mit Strom durchflossen. Ein beheizter Stichel kann die Nebengeräusche (Silent Cut) verringern.
DIE PLATTENHEIZUNG:
Noch wichtiger als die Stichelheizung ist die Plattenheizung. Eine „warme“ Platte ist besser und vor allem leiser zu schneiden. Die Plattentemperatur bei PETG-Platten sollte dabei zwischen 30° und 40° liegen. Die Temperatur beeinflusst damit auch den „Schneidefaden“ des abgetrennten Materials. Zu hohe Temperaturen verformen den Rohling und lassen den „Schneidefaden“ beim Schneiden Schmelzen und verkleben (was ein Absaugen unmöglich macht). Zu geringe Temperaturen verringern die Schnittqualität.
DER RILLENABSTAND:
Je Seite eine Rille! Mit Rillenabstand ist der Abstand der Rille von einer Umdrehung zur Nächsten gemeint. Je nach Lautstärke bei der Aufnahme und Frequenz (Bässe brauchen mehr Platz) kann im Extremfall der Stichel bis zu 200µm in jede Richtung ausschlagen (Signalbreite maximal 400µm)! Damit die geschnittene Rille nicht mit der Rille bei der folgenden Umdrehung überlappt, muss somit ein „Vorschub“ von ca. 420µm ausgeführt werden (bei Embedding muss der Abstand noch größer sein, weil beim Drücken etwas an Material in die Rille der vorhergehenden Rille gedrückt wird).
Bei konstantem Rillenabstand (420µm) wäre die Zeit für Musik bald abgelaufen (bei 33,3U/min max. 6 Minuten). Wenn man leiser schneidet und weniger Bässe schneidet (z.B.: ab 40Hz) kann man 20 Minuten Musik schneiden.
Bei variablen Rillenabstand verändert sich der „Vorschub“ abhängig von Lautstärke und Bässen. So wird bei leisen Stellen auf 80µm verringert und bei Lauten Stellen auf 400µm erhöht. Somit kann man auch bei lautem“ Schnitt länger aufnehmen. Es ist allerdings ein sehr aufwendiges Verfahren da im Idealfall das Musiksignal 1,8 Sekunden vor dem Schnitt verfügbar sein muss.
In jedem Fall muss der Vorschub absolut gleichmäßig sein, weil verständlicherweise eine „ruckartige“ Ungenauigkeit von 1µm bereits einen gut hörbaren Ton erzeugen würde. Dafür werden hochpräzise Antriebsspindeln verwendet.
WHITE NOISE:
„Weißes Rauschen ist ein Rauschen mit einem konstanten Leistungsdichtespektrum in einem bestimmten Frequenzbereich. Weißes Rauschen wird als ein stark höhenbetontes Geräusch empfunden. Weißes, in der Bandbreite beschränktes Rauschen wird in den Ingenieur- und Naturwissenschaften häufig verwendet, um Störungen in einem sonst idealen Modell abzubilden (vgl. Wikipedia)“.
White Noise Frequenzanalyse
Dieses Testsignal bildet „gleichzeitig“ einen Ton in allen Frequenzen an (z.B.: 20Hz – 20kHz). Dabei wird jede Frequenz mit der gleichen „dB Intensität“ übertragen. Zum Testen ist dieses Signal ideal, weil am Ende auch wieder eine „gerade“ Signalkurve herauskommen soll.
In der Abbildung ist der Rillenabstand mit 300µm konstant. Unterschiedliche Lautstärken beim Schneiden zeigen die unterschiedlichen „Ausschläge“ der Rille (dabei ist die Rillenbreite selbst mit 48µm relativ konstant).
Geschnittenes White Noise Signal (unterschiedliche Lautstärke)
DAS SCHALLPLATTEN MASTERING:
Damit ist nicht das Mastering eines Musikstückes gemeint, mit dem man grundsätzlich die Rohe Aufnahme verbessert und Peaks verhindert (das kann man ohnehin machen). Vielmehr ist die Aufbereitung der Musikstücke für eine Schallplattenaufnahme gemeint. Denn anders als bei Tonband- oder Digitalaufnahmen wird hier die Rille mechanisch geschnitten (oder gedrückt). Somit sind die mechanischen Grenzen der Technik zu beachten:
IRIAA-EQUALIZER:
Würde man ein Musikstück ungefiltert schneiden, dann würden niedrige Frequenzen (20-400Hz) viel zu laut wiedergegeben werden und hohe Frequenzen (ab 5kHz) fast nicht zu hören sein. Das liegt daran, dass 10W eines Signals bei 100Hz den Lautsprecher und somit den Schneidestichel langsam und stark bewegen kann. 10W eines Signals bei 5.000Hz bewegt den Schneidestichel zwar schnell aber kaum mit einem nennenswerten Ausschlag. (Das hat mit dem Verhältnis aus Frequenz und Amplitude zu tun).
Daher wurde in den 60er Jahren die Schneidekennlinie IRIAA (Inverse RIAA-Entzerrkurve) festgelegt.
Dabei werden niedrige Frequenzen gedämpft und hohe Frequenzen verstärkt. (Phonoverstärker sind mit RIAA-Equalizer ausgestattet, was beim Abspielen der Schallplatte im gleichen Maße die niedrigen Frequenzen verstärkt und hohe Frequenzen dämpft.
(Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Schneidkennlinie )
RIAA und IRIAA Kennlinie
HOCHPASS-FILTER (LOWCUT):
Ein Hochpassfilter lässt „hohe“ Frequenzen passieren. Da im Audiobereich diese Filter eingesetzt werden um ein Frequenzband unterhalb eines Bereiches von z.B.: 20Hz abzuschneiden (also Frequenzen ab 20Hz passieren lassen) werden sie auch LOWCUT-Filter genannt. Beim Plattenschneiden sollen zu tiefe Frequenzen vermieden werden. Weil Sie „viel Platz“ verbrauchen oder weil im Extremfall die Nadel beim Abspielen aus der Rille springen kann.
Ein LowCut-Filter kann digital oder analog aufgebaut sein und sollte für das Plattenschneiden variabel einstellbar sein (z.B.: 20-30-40-60 Hz)
Low-Cut-Filter (20Hz -12dB)
TIEFPASS-FILTER (HIGHCUT):
Ein Tiefpassfilter lässt „tiefe“ Frequenzen passieren. Da im Audiobereich diese Filter eingesetzt werden um ein Frequenzband oberhalb eines Bereiches von z.B.: 20kHz abzuschneiden (also Frequenzen bis 20kHz passieren lassen) werden sie auch HIGHCUT-Filter genannt. Beim Plattenschneiden sollen zu hohe Frequenzen vermieden werden weil der Schneidekopf dadurch extrem belastet wird (Spulen können durchbrennen).
Das entsteht durch die starke Verstärkung der IRIAA Kennlinie die bei 20kHz um +20dB verstärkt wird. Auf den 20W Lautsprecher können dann schon mal 300W anliegen (wenn der Verstärker die Leistung hat). Bei 10kHz wird „nur“ noch +13dB verstärkt.
Ein HighCut-Filter kann digital oder analog aufgebaut sein und sollte für das Plattenschneiden variabel einstellbar sein (z.B.: 9kHz-12kHz-15kHz-18kHz-20kHz)
High-Cut-Filter (20kHz -12dB)
ELLIPTIC EQUALIZER (EEQ):
Dieser Equalizer wird nur für Stereo-Schnitte benötigt. Da es bei Musikstücken im Bereich sehr niedriger Frequenzen in Stereo dazu kommen kann, dass der linke und rechte Kanal phasenverschoben den Bass spielen, würde das auch so geschnitten. Das Problem entsteht beim Abspielen, weil dann die Nadel aus der Rille hüpft. Daher muss bereits beim Schneiden dafür gesorgt werden, dass so etwas nicht passiert. Daher wird der EEQ (ich nenne ihn selbst gerne MONO-BASS-EQUALIZER) eingesetzt. Er „monoisiert“ geringe Frequenzen, kann digital oder analog aufgebaut sein und sollte für das Plattenschneiden variabel einstellbar sein (z.B.: Mono bis 75hZ, bis15Hz und bis 300hZ). Darüber hinaus soll er unverzerrt Stereosignale weitergeben.
PARAMETRISCHER EQUALIZER:
Ähnlich einem Grafic-Equalizer hebt diese bestimmten Frequenzen an und senkt andere ab. Allerdings macht er das nicht mit einem Regler je Frequenzbereich. Der Parametric-EQ hat im Prinzip drei Regler:
1A: FREQUENZ: Dieser Regler wählt stufenlos der Frequenzbereich (z.B.: 550Hz).
1B: GAIN: Dieser Regler wählt stufenlos die Verstärkung bzw Dämpfung der Frequenz (z.B.: +4,5dB)
1C: Q: Dieser Regler wählt stufenlos die Frequenzbandbreite – also wie „spitz“ oder „flach“ die Frequenzkennlinie sein soll. So wird bei einem Q=15 nur ein Bereich von 0,1 Oktaven beeinflusst (spitz) wobei ein Q=0,5 etwa 2,5 Oktaven umfasst (flach).
(Siehe https://13db.de/wissen/q-und-bandbreite-am-eq/ )
Parametrischer EQ (links mit Q=0,5; rechts mit Q=15)
Aber so ein Parametrischer Equalizer besteht in der Regel nicht aus nur einer Einheit, sondern aus mehreren (4 bis 6). Damit lassen sich extreme Verzerrungskennlinien erstellen.
Das dient einerseits zur Kompensation der Resonanzkurven des Cutterhead, aber auch zum Mastern der eigenen Musik-Schnitte. Man kann somit mit mehr Bässen, Mitten oder Höhen schneiden.
Signalverzerrung durch vier Parametrische EQ
FEEDBACK COIL EQUALIZER:
Moderne Schneideköpfe besitzen kleine Feedback-Spulen (eine je Kanal). Dabei wird die Bewegung der Lautsprecher (die durch das Signal abgespeist werden) über die Feedback-Spulen gemessen. Dann wird das „originale“ Musiksignal und das Feedback-Coil-Signal verglichen und somit Resonanzen kompensiert. Das bedeutet ein „sauberes“ resonanzkompensiertes Schneiden.
LIMITER:
Ein Limiter oder Begrenzer ist ein dynamikbearbeitendes Effektgerät in einem Rig oder ein Plug-in, das den Ausgangspegel (Amplitude der Spannung des Audiosignals) auf einen bestimmten Wert herunterregelt. Dieser wird durch den „Limiter Threshold“ (Schwellenwert) festgelegt. Damit wird beim Schneiden ein Übersteuern (Clipping) verhindert.
VERSTÄRKER - ENDSTUFE:
Je qualitativer der Verstärker, desto qualitativer ist der Schnitt. Das besondere bei einem Verstärker für Schallplattenschnitt ist, dass er eine hohe Leistung benötigt und diese hohe Leistung rasch (ohne Zeitverzögerung) verfügbar ist. Obwohl die Lautsprecher im Cutterhead nur 10W, 20W oder 40W Lautsprecherspulen besitzten, benötigt die Endstufe etwa 300W.
Wenn ein Lautsprecher z.B.: 15W seine Leistung bei 1kHz wiedergibt, so benötigt er bei doppelter Frequenz auch die doppelte Leistung. Also bei 2kHz etwa 30W; bei 4kHz etwa 60W; bei 8kHz etwa 120W und bei 16kHz etwa 240W! Folglich werden für 20kHz etwa 300W benötigt.
Natürlich sind 300W für einen 15W Lautsprecher eine sehr hohe Belastung, auch wenn Sie nur sehr kurz auftritt, was den Lautsprecher stark aufheizt. Die Neumann-Schneidegeräte in den 80er-Jahren hatte dafür eine Heliumkühlung der Lautsprecher, um bis 20kHz schneiden zu können (und waren an Ihren Grenzen). Moderne Hochtonlautsprecher sind ferrofluidgekühlt und haben dadurch eine höhere Belastbarkeit. Trotzdem wird meist „nur“ bis 16kHz oder 18kHz geschnitten.
DIE ABSAUGUNG:
Der oben erwähnte „Schneidefaden“, der aus dem abgetragenen Material entsteht, muss über ein Saugrohr (dann ein Schlauch) direkt neben den Schneidestichel abgesaugt werden. Das wird im besten Fall durch eine Hochleistungs-Rotationspumpe umgesetzt.
Rotationspumpe
Kolbenpumpen würden einen pulsierenden Luftstrom erzeugen, welcher wiederum (wegen der Nähe zum Schneidestichel) den Stichel hin und her bewegen, was wiederum beim Abspielen hörbar ist. Eine Hochleistungs-Rotationspumpe erzeugt einen gleichmäßigen Luftstrom und überhitzt nicht. Der „Schneidefaden“ muss vor der Pumpe noch in einem Behälter aufgefangen und gesammelt werden, da er auf Dauer die Pumpe beschädigen würde.
Ich hoffe dieser grobe Überblick konnte verständlich die Basis des Schallplattenschneidens vorstellen.
Nun bitte ich Sie den Fragebogen (anonym) auszufüllen, damit ich Bedürfnisse und Erwartungen von HiFi-Liebhabern besser verstehe – unabhängig davon, ob Sie jemals so ein Gerät kaufen würden oder nicht.
Der Fragebogen ist auf Google-Forms erstellt, umfasst etwa 20 Fragen und dauert etwa fünf Minuten.
In jedem Fall danke ich Ihnen für das Interesse
LINK FRAGEBOGEN: https://forms.gle/VgJkvU1PJAVgkzP6A
Thomas
