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Das
RIAA-Filter
Funktion bei
Aufnahme und Wiedergabe. RIAA - Neumann - IEC - etc
Über
die RIAA Frequenzgangkorrektur
der Phonowiedergabe sind
viele Beschreibungen verbreitet. Einige davon sind verwirrend oder nur
halberklärend, bei anderen treten durch eine Erklärung drei weitere
Fragen auf. Nicht wenige Kommentare sind einfach falsch.
Hier soll einmal alles zusammengetragen
werden, was für den interessierten Laien wichtig und interessant ist
- und das auf eine leicht verständliche Weise.
Um die sogenannte RIAA-Entzerrung
richtig zu verstehen, ist es hilfreich den Sinn und die Funktionsweise
der Korrektur bereits beim Aufnahme- bzw. "Schneidvorgang" zu erkennen.
Würde das gesamte Frequenzspektrum
des Audiosignals linear auf die Schallplatte gebracht, hätten die
tiefen Frequenzen eine viel zu große Auslenkung in den Rillen zur
Folge. Es wäre dafür kein Platz auf der Platte und die Nadel
könnte so großen Bewegungen mechanisch nicht folgen. Die hohen
Frequenzen hätten dagegen eine so geringe Auslenkung, dass diese kaum
größer als die Unebenheiten im Vinyl wären und das Signal
somit in den Störgeräuschen untergehen würde.
Also hebt man bei der Aufnahme
die hohen Frequenzen an und senkt die tiefen ab. Das Ganze muss natürlich
gemäß einer Norm verlaufen, der sog. RIAA-Kurve, da man auf
der Wiedergabeseite umgekehrt verfahren muss - die tiefen Frequenzen werden
wieder angehoben und die hohen abgesenkt.
Wie
die RIAA-Kurve entsteht
Folgendes geschieht dabei
in der Aufnahme-Elektronik:
Der Ausgangspunkt wird bei
1kHz festgelegt. Darüber werden die
Höhen
angehoben. Die Eck-Frequenz ist dabei auf 2.122 Hz (+3dB-Punkt)
festgelegt, damit die 1kHz unverändert bleiben. Das ergibt einen Anstieg
von 6dB/Oct. Bei 20kHz sind +20dB gegenüber 1kHz erreicht.
Die Tiefen
werden
bei einer Eck-Frequenz von 500,5 Hz (-3dB-Punkt) abgesenkt. Damit
die Absenkung nicht ins Unendliche geht, stoppt man die Absenkung bei einer
weiteren Eckfrequenz von 50,05 Hz, so dass der Verlauf unterhalb
20Hz wieder linear verläuft.
Diese Zweiteilung der Filter
(500,5Hz und 2122Hz) bewirkt, dass die RIAA-Kurve um 1kHz herum eine leichte
"Delle" aufweist.
Die "krummen" Frequenzen
entstehen durch die Anwendung ganzzahliger Zeitkonstanten (absoluter Ausgangswert).
75µs = 2122 Hz;
318 µs = 500,5 Hz; 3180µs = 50,05 Hz. (t = R x
C).
Die
RIAA-Entzerrung bei Wiedergabe
Jetzt müssen Filter
eingesetzt werden, die dem genauen Spiegelbild der Aufnahne-Verzerrung
entsprechen. Also senkt man mit einer Eckfrequenz von 2122 Hz ab und hebt
mit einer Eckfrequenz von 500Hz an, wobei die Anhebung bei 50Hz Eckfrequenz
gestoppt werden muss, da diese bei aktiven Schaltungen nach unten
sonst bis zur Open-Loop-Verstärkung der Schaltung ansteigen würde.
Deshalb wurde die Tiefenabsenkung bei Aufnahme auch bei 50Hz entsprechend
gestoppt. Die drei Filter kann man in einer Gegenkopplung in einem komplexen
Netzwerk kombinieren oder auch auf einzelne Stufen aufteilen. Letzteres
lässt sich leichter berechnen. Passive Entzerrung ist auch sehr beliebt.
Da ein Passiv-Filter nicht anheben, sondern nur absenken kann, muss
die Berechnung etwas anders angegangen werden.
Entzerrung
nach IEC
Die Kommission hat später
mal vorgeschlagen, bei Wiedergabe eine Absenkung unterhalb 20Hz
vorzunehmen. Das soll eventuelle Rumpelgeräusche von Laufwerken und
Tonarmresonanzen besser unterdrücken. Tatsache ist, dass bei der Wahl
eines solchen Eckpunktes die Absenkung - und besonders die Phasendrehung
des Signals bereits über eine Octave oberhalb 20Hz beginnt.
Manche wenden es an - manche
wenden es nicht an. Bei der heutigen Qualität der Laufwerke erscheint
uns eine Absenkung nur unterhalb 10Hz als sinnvoll, da bei diesen Frequenzen
immer mal sogenannter Infraschall durch Trittschall, Plattenunebenheiten,
usw. auftreten kann. Das muss die nachfolgende Elektronik zusätzlich
zum Signalgemisch verarbeiten, wobei zu bedenken gilt, dass in diesem Bereich
die Verstärkung des Signals (wegen der RIAA-Kurve) bei leisen MC-Systemen
das über 10.000-fache (80dB) betragen kann. Bei hohen Lautstärken
können dann noch zusätzlich Membran-Übersteuerungen des
Tieftöners vorkommen.
Die sogenannte
"Neumann-Konstante" oder "Neumann-Kurve"
Für den Einsatz
in Wiedergabefiltern erkennen wir keine wirkliche Notwendigkeit.
Sie ist eine technisch bedingte
Korrektur bei der Platten-Aufnahme, die hauptsächlich die Aufnahme-elektronik
und -mechanik betrifft, nicht aber den Audio-Frequenzgang und von einigen
als "Neumann-Konstante" bezeichnet wird. Sie wird seit ihrer Einführung
fast gar nicht in Verbindung mit der RIAA-Entzerrung erwähnt.
Deshalb findet man bei
Recherchen nach Dokumentationen zu diesem Thema auch fast gar nichts,
jedoch viele kopierte Berichte, die von wenigen verfasst wurden.
Einfach
mal "Neumann-Konstante" in Suchmaschine eingeben, oder "neumann
konstante" +neumann.com,
und
wer dabei die "Pest" ausgrenzen möchte, sollte zusätzlich immer
-forum
eingeben (auf das Minuszeichen achten!)
Oder
direkt beim Hersteller suchen, ob der selber was dazu sagt!
www.neumann.com
"Unternehmen" / "Über uns" / "Geschichte Teil 4 "
Diese sog. Neumann-Konstante
entstand schon sehr früh. Wie oben bereits erklärt, wird bei
der Aufnahme der Frequenzgang oberhalb 1kHz mit 6dB pro Octave angehoben,
das sind bei 20kHz bereits +20dB (10-fache Signalspannung).
Darüber hinaus könnte
in aktiven Filterschaltungen der Anstieg der Frequenzen oberhalb 20kHz
bis zur Leerlaufverstärkung der Verstärkerschaltung unbegrenzt
ansteigen.
Da elektronische Schaltungen
ein gewisses Eigenrauschen besitzen, das ein sehr breites Frequenzspektrum
auch außerhalb des Audiobereiches aufweisen kann - und auch sonst
durch verschiedene Vorgänge sehr hohe Frequenzgemische vorkommen können,
würden Frequenzen oberhalb 50kHz bis 1Mhz zu solchen Pegeln ansteigen,
dass die Verstärkerelektronik dann übersteuert, bzw. HF-Schwingungen
durch Phasendrehungen auftreten und sogar Schneidstichel in Mitleidenschaft
gezogen werden können. Die Aufnahme wäre dann verdorben.
Die Konstruktion der
Schneidstichel-Anlagen stoppt die Höhen-Anhebung mit einem -3dB Punkt
bei ca. 50kHz.
Ob man im Gegenbild bei der
Wiedergabe die Höhen-Absenkung des RIAA-Filters oberhalb 50kHz auch
stoppen muss, oder ob man die Absenkung weiter laufen lassen kann, sei
angesichts der Tatsache, dass oberhalb 20kHz auf der Platte ohnehin so
gut wie nichts vorhanden ist, dahingestellt.
Man müsste auf jeden
Fall weitere Filterelemente einsetzen, um Frequenzen nicht abzusenken,
die wegen der Aufnahmebegrenzug und der begrenzten Nadel-Schnelligkeit
im
Signal nicht vorhanden sind !!??
Und
was ist mit den sogenannten "Half-Speed-Schallplatten" mit halbiertem Schreibfrequenzgang...?
In
unserer Vorstufe ist mit dieser sog. Neumann-Konstante nicht der geringste
Klangunterschied auszumachen.
Allenfalls
ein leichter messbarer Höhenanstieg verschiedener Mess-Schallplatten
von ca +0,3dB bei 20kHz, und somit kein Höhenabfall ohne 50kHz-Filter.
(Wahrscheinlich hat die Schneidstichel-Spule eine andere Güte als
ein RC-Filter).
Manche
argumentieren, dass dieses 50kHz Aufnahme-Filter phasenmäßig
bereits im Hörbereich einsetzt und deshalb den Klang beeinflusst,
behaupten dann aber gleichzeitig, dass das 50kHz Wiedergabe-Filter sogar
positiv auf Platten wirken soll, die gar nicht mit diesem 50kHz Filter
aufgenommen wurden, obwohl dieses Signal jetzt zusätzlich in der Phase
beeinflusst wird ?!?!
Wir
behaupten - und das haben wir eingehend und nachvollziehbar im Blindtest
ermittelt - dass sogar ein Filter mit 25kHz Einsatzfrequenz nicht wahrnehmbar
ist. Wer das genau wissen will, kann unsere - und so ziehmlich jede andere
Phonovorstufe - leicht selbst um ein solches Filter erweitern und solange
die Einsatzfrequenz herabsetzen, bis man wirklich in einem Blindtest eine
Veränderung wahrnehmen kann.
Wir sind der Meinung, dass
die Fa. Neumann damals in der Lage war, durch ihre Konstruktionen den Hörbereich
bewusst nicht zu beeinflussen, um bestehende RIAA-Richtlinien nicht zu
verändern.
Daher halten wir diese
speziell für die Aufnahme eingeführte Maßnahme bei Wiedergabe
für absolut überflüssig und wenden sie deshalb auch nicht
an, obwohl dieses Filter nur zwei kleine zusätzliche Bauteile erfordern
würde. |
Die
RIAA-Kurve ist also nach wie vor die gültige Richtlinie.
Alle
anderen hier beschriebenen Varianten beeinflussen auf Grund bestimmter
technischer Gegebenheiten nur das obere oder untere Ende dieser Kurve
und
verändern nicht die eigentliche Entzerrung.
Man
kann also niemals sagen, die RIAA-Kurve sei falsch oder überholt.
Verschiedene
Entzerrkurven
Es
existieren noch andere Kurven (nicht RIAA), die vereinzelt aufkamen,
meistens
für 78 RPM.
z.B.
CCIR; Decca; AES; Columbia...; London...; EMI...; NAB, usw.
Da
diese sehr selten vorkommen, hat sich die RIAA-Kurve als Standard behauptet.
Wer
umschaltbare
Entzerrkurven anwenden möchte, muss über entsprechende Aufnahmen
informiert sein.
Allein
dieser
Link oder
dieser
zeigt über 20 Kurven.
Hier
und hier eine
Auflistung, welche Labels welche Entzerrung benutzten (ca. 200)
Gern helfen wir weiter,
wenn Filter auf unseren Modulen umgerechnet werden sollen.
Besonders unser Modul
Phono-M
ist dafür geignet
Auf Wunsch liefern wir die
Berechnungsformeln mit.
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